JPH0990310A - Reflection type liquid crystal display element and its application device - Google Patents

Reflection type liquid crystal display element and its application device

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JPH0990310A
JPH0990310A JP7244923A JP24492395A JPH0990310A JP H0990310 A JPH0990310 A JP H0990310A JP 7244923 A JP7244923 A JP 7244923A JP 24492395 A JP24492395 A JP 24492395A JP H0990310 A JPH0990310 A JP H0990310A
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JP
Japan
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light
liquid crystal
crystal display
light source
color
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Application number
JP7244923A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshiharu Oi
好晴 大井
Tsuneo Wakabayashi
常生 若林
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AG Technology Co Ltd
Original Assignee
AG Technology Co Ltd
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Filing date
Publication date
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336Illuminating devices
    • G02F1/133621Illuminating devices providing coloured light
    • G02F1/133623Inclined coloured light beams

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a liquid crystal projector having high efficiency. SOLUTION: An electro-optical function layer contg. liquid crystals 18 held between a light incident side translucent substrate 6 having transparent electrodes 7 and a light reflective substrate 5 provided with pixel electrodes 8. First condenser means 1 are arranged in the positions of the light incident side translucent substrate where the substrate does not come into contact with the electro-optical function layer and further, second condenser means 2 are arranged between the light incident side translucent substrate 6 and the electro- optical function layer in correspondence to the pixel electrodes 8.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、反射型液晶表示素
子、特に透過散乱型の液晶表示素子を用いた反射型液晶
表示素子及びそれを用いた投射型液晶表示装置等の応用
装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a reflection type liquid crystal display device, and more particularly to a reflection type liquid crystal display device using a transmission / scattering type liquid crystal display device and an application device such as a projection type liquid crystal display device using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、電圧の印加に応じて光変調作
用を生じる電気光学材料が多数存在し、表示素子として
用いられている。そのような表示素子をその光学作用か
ら大別すると光吸収型の素子と、光散乱型の素子とがあ
る。前者の例としては偏光板を用いるTN型液晶表示素
子(TN−LCD)がある。後者としては、ダイナミッ
ク・スキャッタリング型の液晶表示素子(DSM−LC
D)や、電磁界に応答する微小ダイポールを電極間に挟
持せしめた表示素子などが既に知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, there have been many electro-optical materials which produce a light modulation effect in response to the application of a voltage and have been used as display elements. Such a display element is roughly classified into a light-absorption element and a light-scattering element according to its optical function. An example of the former is a TN type liquid crystal display element (TN-LCD) using a polarizing plate. As the latter, a dynamic scattering type liquid crystal display element (DSM-LC
D) and display elements in which a minute dipole responsive to an electromagnetic field is sandwiched between electrodes are already known.

【0003】この光散乱型の表示素子は、機能層中の光
の散乱と非散乱(透過)を用いて光の変調を行い表示機
能を得る。この光散乱型の新しい液晶表示素子として、
種々の特徴を有する液晶/樹脂複合体、又は液晶/高分
子複合体(リキッドクリスタル ポリマー コンポジッ
ト、以下LCPCと呼ぶ)を備えた液晶表示素子(以
後、LCPC−LCDと称す)が提案されている。
This light-scattering type display element obtains a display function by modulating light using scattering and non-scattering (transmission) of light in the functional layer. As this new light scattering type liquid crystal display element,
A liquid crystal display device (hereinafter referred to as LCPC-LCD) provided with a liquid crystal / resin composite having various characteristics or a liquid crystal / polymer composite (liquid crystal polymer composite, hereinafter referred to as LCPC) has been proposed.

【0004】その基本構造は、電極付き基板間に正の誘
電異方性のネマチック液晶が高分子が硬化せしめられた
樹脂などの固化物中に分散保持された液晶相が挟持され
ている。そして、例えば、樹脂相の屈折率(nP )が用
いられる液晶の常光屈折率(n0 )、異常光屈折率(n
e )のいずれかと一致せしめられる。両電極間への印加
電圧のオンとオフによってLCPC層中の液晶分子を電
界で制御し、光学的な透明状態(光の透過)と遮光状態
(光の散乱)等を得る。
In its basic structure, a liquid crystal phase in which a nematic liquid crystal having a positive dielectric anisotropy is dispersed and held in a solidified material such as a resin obtained by curing a polymer is sandwiched between substrates with electrodes. Then, for example, the ordinary refractive index of the liquid crystal refractive index of the resin phase (n P) is used (n 0), the extraordinary refractive index (n
e ) Match any of the above. The liquid crystal molecules in the LCPC layer are controlled by an electric field by turning on and off an applied voltage between both electrodes to obtain an optically transparent state (light transmission) and a light shielding state (light scattering).

【0005】このような光散乱型の表示素子において、
片面に光反射層を設けた反射型構成とすることにより、
散乱液晶層を光が往復するため、透過型構成に比べて同
じ駆動電圧で飛躍的に散乱能を向上することができる。
その結果、後述するシュリーレン光学系を用いた投射型
表示装置において、投射像のコントラスト比あるいは明
るさを向上することが可能である。
In such a light scattering type display element,
By using a reflection type configuration with a light reflection layer on one side,
Since light travels back and forth through the scattering liquid crystal layer, the scattering ability can be dramatically improved with the same driving voltage as compared with the transmissive structure.
As a result, it is possible to improve the contrast ratio or brightness of the projected image in the projection type display device using the Schlieren optical system described later.

【0006】また、偏光板を用いるアクティブマトリッ
クス駆動透過型TN−LCDにおいて、画素毎に光入射
側の液晶表示素子の基板にマイクロレンズアレイを形成
することにより画素の開口部に入射光を集光し、実質的
なパネル透過率を向上することにより投射型液晶表示装
置の投射像の明るさを改善する工夫が行われている。
Further, in an active matrix drive transmissive TN-LCD using a polarizing plate, a microlens array is formed on the substrate of the liquid crystal display element on the light incident side for each pixel to condense the incident light on the aperture of the pixel. However, measures have been taken to improve the brightness of the projected image of the projection type liquid crystal display device by improving the substantial panel transmittance.

【0007】また、特開平5−249458には、LC
PC−LCDの反射型構成に関し、その反射層として誘
電体多層膜ミラーを用いた例が記載されている。さら
に、光入射側透光性基板側にマイクロレンズアレイを配
置し入射光を画素電極部分に集光する構成が記載されて
いる。
Further, in Japanese Patent Laid-Open No. 5-249458, LC
Regarding the reflection type structure of a PC-LCD, an example using a dielectric multilayer film mirror as the reflection layer is described. Further, a configuration is described in which a microlens array is arranged on the light incident side transparent substrate side and the incident light is condensed on the pixel electrode portion.

【0008】その構成断面図を図50に示す。反射防止
膜143、マイクロレンズ107、接着材層108、表
電極基板141、LCPC層144、透明電極142、
反射膜147、裏電極146、裏電極基板145等を備
えている。入射角θX で入射される入射光の指向性が高
く平行光となっている場合、同図に示されるような集光
作用が得られるが、光入射側透光性基板厚dX が画素ピ
ッチaX に比べて充分大きな場合や入射平行光の分散角
が大きな場合、マイクロレンズ107で反射画素電極に
集光され反射された光が有効に隣接マイクロレンズで集
光されず充分な明るさが得られにくいという問題があっ
た。
A sectional view of the structure is shown in FIG. Antireflection film 143, microlens 107, adhesive layer 108, front electrode substrate 141, LCPC layer 144, transparent electrode 142,
A reflective film 147, a back electrode 146, a back electrode substrate 145 and the like are provided. When the incident light incident at the incident angle θ X has high directivity and is parallel light, the condensing action as shown in the figure can be obtained, but the light incident side translucent substrate thickness d X is the pixel. When it is sufficiently larger than the pitch a x or when the incident parallel light has a large dispersion angle, the light condensed and reflected by the microlens 107 on the reflective pixel electrode is not effectively condensed by the adjacent microlens and has sufficient brightness. There was a problem that was difficult to obtain.

【0009】また、RGBの3色光源とRGBの画素に
対応してマイクロレンズアレイが形成された透過型TN
−LCDを用いることによりカラーフィルタの形成され
ていない単板モノクロの液晶表示素子を用いて光利用効
率及び色純度の高い投射型カラー液晶表示装置が特開平
3−56922あるいは特開平4−60538に記載さ
れている。
A transmissive TN in which a microlens array is formed corresponding to the RGB three-color light source and the RGB pixels.
-A projection type color liquid crystal display device having high light utilization efficiency and high color purity using a single-panel monochrome liquid crystal display element in which a color filter is not formed by using an LCD is disclosed in JP-A-3-56922 or JP-A-4-60538. Has been described.

【0010】また、LCPC−LCDを用いてカラー投
射像を形成する方法として、白色光源からの出射光をダ
イクロイックミラーを用いてRGBに色分離した後、R
GBの各色に対応した映像信号が印加される3枚の液晶
表示素子に入射し、透過光をダイクロイックミラーを用
いて色合成した後投射レンズでてカラー画像をスクリー
ン上に生成する3板方式と、単一の液晶表示素子の各画
素毎にRGBのカラーフィルタが形成され、RGBの各
カラー画像信号を分割して印加される単板方式とがあ
る。
As a method of forming a color projection image using an LCPC-LCD, light emitted from a white light source is color-separated into RGB using a dichroic mirror, and then R
A three-panel system in which a video signal corresponding to each color of GB is incident on three liquid crystal display elements and transmitted light is color-synthesized by using a dichroic mirror, and then a color image is generated on a screen by a projection lens. There is a single plate method in which an RGB color filter is formed for each pixel of a single liquid crystal display element, and RGB color image signals are divided and applied.

【0011】また、透過散乱型表示素子を用いた投射型
表示装置における基本的な光学系のシステム構成につい
て説明する。高コントラスト比の投射像表示をするため
には、シュリーレン光学系が一般に用いられる。その構
成は、例えば、ディウェイらによってプロシーディング
オブ SID 第18/2巻 1977年 第135
〜146項(「Proceedings of S.I.D. vol.18/2, 1977
page 135 〜146 (A.G.Dewey) 」)に記載されている。
シュリーレン光学系の基本は、光源光学系における発光
源、あるいは二次的な放射光源の共役像を透過散乱型表
示素子を介した投射光学系側に形成し、透過散乱型表示
素子によって出射光の方位が入射光の方位に対して変化
した成分と変化しない成分を区別し、どちらか一方をス
クリーン等に投射することである。
A system configuration of a basic optical system in a projection type display device using a transmission / scattering type display element will be described. A Schlieren optical system is generally used to display a projected image with a high contrast ratio. The construction is, for example, by DeWey et al., Proceeding of SID Vol. 18/2 Vol.
~ 146 ("Proceedings of SID vol.18 / 2, 1977
pages 135-146 (AGDewey) ").
The basics of the Schlieren optical system are to form a conjugate image of a light emission source in a light source optical system or a secondary radiation light source on the projection optical system side via a transmission / scattering type display element, and to output the emitted light by the transmission / scattering type display element. A component whose azimuth has changed with respect to the azimuth of incident light and a component whose azimuth has not changed are distinguished, and either one is projected on a screen or the like.

【0012】光の回折作用を用いない透過散乱型表示素
子においては、入射光の方位が変化しない光成分(例え
ば、LCDが透明状態で通過した光)を投射すること
が、投射表示装置のシステム全体としての光利用効率向
上及び高コントラスト比達成の点で好ましい。
In a transmission / scattering type display element that does not use the diffractive effect of light, it is necessary to project a light component whose incident light direction does not change (for example, light that has passed through the LCD in a transparent state). It is preferable in terms of improving the light utilization efficiency as a whole and achieving a high contrast ratio.

【0013】したがって、光源光学系における発光源、
あるいは二次的な放射光源の共役像が形成される位置
に、その共役像と同じ形状の開口部を有する絞りを配置
し、透過散乱型表示素子によって入射光の方位が変化し
た光成分を遮断する構成を投射光学系に設けることが好
ましい。
Therefore, the light source in the light source optical system,
Alternatively, a diaphragm having an opening with the same shape as the conjugate image of the secondary radiation source is placed at the position where the conjugate image of the secondary radiation source is formed, and the transmission and scattering type display element blocks the light component whose incident light direction has changed. It is preferable to provide such a configuration in the projection optical system.

【0014】特開平4−165330に、光源光学系と
して光源と楕円鏡と第1の絞りとが備えられ、楕円鏡の
第1焦点の位置近傍に光源、楕円鏡の第2焦点の位置近
傍に第1の絞りが配置され、光源光学系から投射光学系
に至る光路の液晶表示素子の前又は後ろのいずれか一
方、又は前後の両方の位置に集光レンズが設けられ、第
1の絞りから放射された発散光を集光し、第1の絞りと
共役な像を投射光学系のほぼ瞳位置に結像し、その決像
面の近傍に第2の絞りが設けられ、さらに、第2の絞り
の開口形状が第1の絞りの共役像とほぼ一致するように
形成されることを特徴とする投射型表示装置が記載され
ている。
In Japanese Patent Laid-Open No. 4-165330, a light source, an elliptical mirror, and a first diaphragm are provided as a light source optical system, and the light source is located near the first focal point of the elliptic mirror and the second focal point of the elliptic mirror is located near the second focal point. A first diaphragm is arranged, and a condenser lens is provided at either the front or the rear of the liquid crystal display element in the optical path from the light source optical system to the projection optical system, or both positions before and after the liquid crystal display element. The emitted divergent light is condensed to form an image conjugate with the first diaphragm at approximately the pupil position of the projection optical system, and a second diaphragm is provided in the vicinity of the image plane, and the second diaphragm is provided. The projection type display device is described in which the aperture shape of the diaphragm is formed so as to substantially match the conjugate image of the first diaphragm.

【0015】さらに、第1の絞りと第2の絞りの開口部
面積を可変とすることにより、周囲の明るさに応じて投
射像の明るさとコントラスト比を調整できる構成として
いる。また、特開平6−175129には光源系にプリ
ズムを用いて、高効率の光源光線を発生させる発明が記
載されている。
Furthermore, by making the opening areas of the first diaphragm and the second diaphragm variable, the brightness and contrast ratio of the projected image can be adjusted according to the surrounding brightness. Further, Japanese Patent Laid-Open No. 6-175129 discloses an invention in which a prism is used in a light source system to generate a highly efficient light source beam.

【0016】最後に、透過散乱型表示素子を用いた投射
型表示装置の光学系として、光源光を複数の光束に分割
して良好な光学効果を得ている従来例(特開平5−21
0165)に記載されている発明を説明する。その特徴
は光源光を分割されたアパーチャで少なくとも二つの光
束に分けて、その後にLCDに入射せしめ、その他の光
学要素である絞りと組み合わせることで、明るく、高コ
ントラスト比の投射像を得ている。
Finally, as an optical system of a projection type display device using a transmission / scattering type display element, a light source light is divided into a plurality of light beams to obtain a good optical effect (Japanese Patent Laid-Open No. 5-21).
The invention described in (0165) will be described. Its characteristic is that the light source is split into at least two light fluxes by the split aperture, then made incident on the LCD, and then combined with the diaphragm which is another optical element to obtain a bright and high contrast ratio projected image. .

【0017】また、アパーチャの開口部の形状を非円形
の長方形や、長円(半円+矩形+半円の合成形状)や、
楕円等として、さらに光束の有効利用を図っている。こ
の発明においては、区分されたアパーチャは新たな二次
光源として機能し得るので、光の指向性を向上せしめる
ことができる。
Further, the shape of the aperture of the aperture is a non-circular rectangle, an ellipse (a composite shape of a semicircle + a rectangle + a semicircle),
As an ellipse or the like, the luminous flux is further effectively used. In the present invention, since the divided aperture can function as a new secondary light source, it is possible to improve the directivity of light.

【0018】[0018]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、光入射側透
光性基板と光反射性基板との間に液晶を含む電気光学機
能層が狭持され、画素電極が備えられた液晶表示素子で
あって、画素電極に対応して、光入射側透光性基板の電
気光学機能層と接しない位置に第1の集光性手段が、さ
らに光入射側透光性基板又は光反射性基板のいずれか一
方と電気光学機能層との間に第2の集光性手段が配置さ
れたことを特徴とする反射型液晶表示素子を提供する。
これを第1の発明と呼ぶ。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a liquid crystal display device having a pixel electrode in which an electro-optical functional layer containing liquid crystal is sandwiched between a light-incident-side translucent substrate and a light-reflecting substrate. The first light collecting means is provided at a position corresponding to the pixel electrode and not in contact with the electro-optical functional layer of the light incident side light transmitting substrate, and further includes the light incident side light transmitting substrate or the light reflecting substrate. There is provided a reflective liquid crystal display element, characterized in that the second light converging means is disposed between any one of the above and the electro-optical functional layer.
This is called the first invention.

【0019】特に、第2の集光性手段は第1の集光性手
段に比べて相対的に電気光学機能層に近い位置に形成さ
れることが好ましい。そして、画像形成単位毎に第2の
集光性手段と第1の集光性手段とが対をなす。つまり、
第1の集光性手段は光入射側基板の光入射側面に形成さ
れるのに対して、第2の集光性手段は光入射側基板ある
いは光反射側基板の電気光学機能層の隣接面に形成され
ることが好ましい。
In particular, it is preferable that the second light collecting means is formed at a position relatively closer to the electro-optical functional layer than the first light collecting means. Then, the second light collecting means and the first light collecting means form a pair for each image forming unit. That is,
The first light-collecting means is formed on the light-incident side surface of the light-incident side substrate, while the second light-collecting means is adjacent to the electro-optical functional layer of the light-incident side substrate or the light-reflecting side substrate. Are preferably formed.

【0020】例えば、光入射側基板の厚さが0.5〜2
mmとすると、第1の集光性手段と電気光学機能層はこ
の厚み程度の距離を隔てているのに対して、第2の集光
性手段と電気光学機能層は透明電極層やオーバーコート
層や反射膜等の数μm以下の膜を介して配置されるか又
は直接接して設けられることが好ましい。また、製造の
際の安定性の観点から、第1の集光性手段と第2の集光
性手段は光入射側基板の両面に一体となって形成される
ことが好ましい。
For example, the thickness of the light incident side substrate is 0.5 to 2
In mm, the first light-collecting means and the electro-optical functional layer are separated by a distance of about this thickness, while the second light-collecting means and the electro-optical functional layer are separated by a transparent electrode layer or an overcoat. It is preferable that they are arranged or directly in contact with each other through a film having a thickness of several μm or less such as a layer or a reflective film. Further, from the viewpoint of stability during manufacturing, it is preferable that the first light collecting means and the second light collecting means are integrally formed on both surfaces of the light incident side substrate.

【0021】また、第1の発明において、第1の集光性
手段の焦点距離f1 と第2の集光性手段の焦点距離f2
とが略等しく、第1の集光性手段と第2の集光性手段と
の主点間の距離tが焦点距離f1 及びf2 に略等しいこ
とを特徴とする反射型液晶表示素子を提供する。これを
第2の発明と呼ぶ。
Further, in the first invention, the focal length f 1 of the first light-collecting means and the focal length f 2 of the second light-collecting means.
Are substantially equal to each other, and a distance t between principal points of the first light-collecting means and the second light-collecting means is substantially equal to focal lengths f 1 and f 2. provide. This is called the second invention.

【0022】また、第1又は第2の発明において、第1
の集光性手段と第2の集光性手段はマイクロレンズアレ
イとされたことを特徴とする反射型液晶表示素子を提供
する。これを第3の発明と呼ぶ。
In the first or second invention, the first
The condensing means and the second condensing means are microlens arrays to provide a reflective liquid crystal display device. This is called the third invention.

【0023】また、第1又は第2の発明において、第1
の集光性手段はマイクロレンズアレイとされ、第2の集
光性手段はマイクロ集光鏡アレイとされたことを特徴と
する反射型液晶表示素子を提供する。これを第4の発明
と呼ぶ。
In the first or second invention, the first
The condensing means is a microlens array, and the second condensing means is a microcondensing mirror array, which provides a reflective liquid crystal display element. This is called the fourth invention.

【0024】また、第1〜第4の発明のいずれかの発明
において、第1の集光性手段及び第2の集光性手段はシ
リンドリカル形状の集光性素子をレンチキュラー構造と
されたことを特徴とする反射型液晶表示素子を提供す
る。これを第5の発明と呼ぶ。
Further, in any one of the first to fourth inventions, the first light-collecting means and the second light-collecting means are cylindrical light-collecting elements having a lenticular structure. A reflective liquid crystal display device having the characteristics is provided. This is called the fifth invention.

【0025】また、上記の第1〜第5の発明のいずれか
の発明において、光入射側透光性基板の透明電極が形成
されている面に微細な凹凸が形成されたことを特徴とす
る反射型液晶表示素子を提供する。これを第6の発明と
呼ぶ。
Further, in any one of the above-mentioned first to fifth inventions, fine irregularities are formed on a surface of the light-incident-side translucent substrate on which the transparent electrode is formed. A reflective liquid crystal display device is provided. This is called the sixth invention.

【0026】また、上記の第1〜第6の発明のいずれか
の発明の反射型液晶表示素子と、光源光学系と、投射光
学系とが備えられ、光源光学系から発した光源光が反射
型液晶表示素子を通過せしめられ、その後に投射光学系
からスクリーンに投射されることを特徴とする投射型液
晶表示装置を提供する。これを第7の発明と呼ぶ。
The reflective liquid crystal display device according to any one of the first to sixth inventions, a light source optical system, and a projection optical system are provided, and the light source light emitted from the light source optical system is reflected. Provided is a projection type liquid crystal display device, which is made to pass through a liquid crystal display element and then projected onto a screen from a projection optical system. This is called the seventh invention.

【0027】また、第7の発明において、反射型液晶表
示素子は透過散乱型の動作モードを有し、光源光学系と
液晶表示素子と投射光学系とがシュリーレン光学系を構
成するように配置されたことを特徴とする投射型表示装
置を提供する。これを第8の発明と呼ぶ。
In the seventh invention, the reflection type liquid crystal display element has a transmission / scattering type operation mode, and the light source optical system, the liquid crystal display element and the projection optical system are arranged so as to form a Schlieren optical system. A projection type display device is provided. This is called the eighth invention.

【0028】また、第1の発明の反射型液晶表示素子
と、光源光学系と、投射光学系とが備えられ、光源光学
系から発した光源光が反射型液晶表示素子を通過せしめ
られ、その後に投射光学系からスクリーンに投射される
投射型液晶表示装置であって、反射型液晶表示素子の第
1の集光性手段及び第2の集光性手段はシリンドリカル
形状の集光性素子をレンチキュラー構造とされ、その集
光作用の無いレンチキュラー構造の平行配列方位軸をY
軸、集光作用のあるレンチキュラー構造の平行配列方位
軸との直交軸をX軸とした場合、反射型液晶表示素子へ
の入射光の光軸Aと液晶表示素子の反射面で反射された
出射光の光軸Bとが互いに角度2γ=2〜40°をなす
ように光源光学系と反射型液晶表示素子が配置されると
ともに、光軸Aと光軸Bとで定義される平面がY軸と平
行となるように第1の集光性手段と第2の集光性手段と
が配置されたことを特徴とする投射型液晶表示装置を提
供する。これを第9の発明と呼ぶ。
Further, the reflection type liquid crystal display element of the first invention, a light source optical system and a projection optical system are provided, and the light source light emitted from the light source optical system is passed through the reflection type liquid crystal display element, and thereafter. In the projection type liquid crystal display device in which the projection optical system projects the light onto the screen, the first and second light collecting means and the second light collecting means of the reflective liquid crystal display element are cylindrical lenticular light collecting elements. The parallel arrangement azimuth axis of the lenticular structure that does not have a condensing effect is defined as Y
If the X axis is the axis perpendicular to the parallel arrangement azimuth axis of the lenticular structure having the light condensing action, the optical axis A of the incident light to the reflective liquid crystal display element and the light reflected by the reflective surface of the liquid crystal display element will be described. The light source optical system and the reflective liquid crystal display element are arranged such that the optical axis B of the emitted light forms an angle 2γ = 2 to 40 ° with each other, and the plane defined by the optical axis A and the optical axis B is the Y axis. There is provided a projection type liquid crystal display device characterized in that the first light collecting means and the second light collecting means are arranged so as to be in parallel with. This is called the ninth invention.

【0029】また、第7〜第9の発明のいずれかにおい
て、光源光学系には、光源11と楕円鏡12と第1の絞
り17とが備えられ、楕円鏡12の第1焦点の位置近傍
に光源11、楕円鏡12の第2焦点の位置近傍に第1の
絞り17が配置され、光源光学系から投射光学系に至る
光路の液晶表示素子15の光入射側及び光出射側に集光
レンズ13が設けられ、第1の絞り17から放射された
発散光が集光され、第1の絞り17と共役な像が投射光
学系の瞳位置近傍に結像せしめられ、その結像面の近傍
にその開口形状が第1の絞り17の共役像とほぼ一致す
る第2の絞り18が設けられたことを特徴とする投射型
液晶表示装置を提供する。これを第10の発明と呼ぶ。
Further, in any one of the seventh to ninth inventions, the light source optical system is provided with a light source 11, an elliptic mirror 12 and a first diaphragm 17, and the elliptic mirror 12 is near the position of the first focal point. A light source 11 and an elliptic mirror 12 are provided with a first diaphragm 17 in the vicinity of the position of the second focus, and light is condensed on the light incident side and the light emitting side of the liquid crystal display element 15 in the optical path from the light source optical system to the projection optical system. A lens 13 is provided, the divergent light emitted from the first diaphragm 17 is condensed, and an image conjugate with the first diaphragm 17 is formed near the pupil position of the projection optical system. There is provided a projection type liquid crystal display device characterized in that a second diaphragm 18 whose opening shape substantially matches the conjugate image of the first diaphragm 17 is provided in the vicinity. This is called the tenth invention.

【0030】また、第9の発明の投射型液晶表示装置が
備えられ、光源光学系はRGBの各色光の光軸AR ・A
G ・AB が同一平面内に設けられ、互いに隣接する光軸
AR・AG ・AB がいずれもα=1〜12°の角度をな
すように構成された3色光源とされ、液晶表示素子の画
素毎にRGBの各色に対応したカラー映像電気信号が印
加され、RGBのカラー合成映像の1画素に対応したR
GB3画素毎に1対のレンチキュラー構造を有する第1
の集光性手段及び第2の集光性手段が対応するように配
置され、光源光学系で生成されたRGBの3色光源の光
源像が1対の第1の集光性手段及び第2の集光性手段に
よって液晶表示素子の各RGB画素の各色に対応して形
成されるように配置され、光源光学系のRGB3色光源
像が結像素子によって液晶表示素子通過後の光路中に形
成され、その3色光源像に対応してRGBの各色を規定
する3種の分光フィルタが空間的に配置されたフィルタ
が備えられ、RGBの各色光を液晶表示素子のRGBの
各色に対応したカラー映像電気信号が印加された画素毎
に変調させてカラー画像の投射表示を行うことを特徴と
する投射型カラー液晶表示装置を提供する。これを第1
1の発明と呼ぶ。
Further, the projection type liquid crystal display device of the ninth invention is provided, and the light source optical system has an optical axis AR.multidot.A of each color light of RGB.
A pixel of a liquid crystal display element is a three-color light source in which G and AB are provided in the same plane, and adjacent optical axes AR, AG, and AB all make an angle of α = 1 to 12 °. A color image electrical signal corresponding to each color of RGB is applied for each R, and R corresponding to one pixel of the color composite image of RGB is applied.
First having a pair of lenticular structures for every 3 pixels of GB
Light condensing means and the second light condensing means are arranged so as to correspond to each other, and the light source images of the RGB three color light sources generated by the light source optical system are paired with the first light condensing means and the second light condensing means. Is arranged so as to correspond to each color of each RGB pixel of the liquid crystal display element by the light condensing means, and the RGB three-color light source image of the light source optical system is formed in the optical path after passing through the liquid crystal display element by the imaging element. In addition, a filter in which three types of spectral filters that define RGB colors are spatially arranged corresponding to the three-color light source image is provided, and the RGB color lights correspond to the RGB colors of the liquid crystal display element. Provided is a projection type color liquid crystal display device, which is characterized in that a video image signal is modulated for each pixel and a color image is projected and displayed. This is the first
1 invention.

【0031】また、第11の発明において、光源光学系
には、光源11と楕円鏡12と第1の絞り17とが備え
られ、楕円鏡12の第1焦点の位置近傍に光源11、楕
円鏡12の第2焦点の位置近傍に第1の絞り17が配置
され、第1のフィルタ14が第1の絞り17の近傍にさ
らに配置され、RGBの各色を規定する分光フィルタと
して機能する第1のフィルタ14が第1の絞り17の開
口部と重なるように設けられることにより3色光源とし
て構成され、光源光学系から投射光学系に至る光路の反
射型液晶表示素子20の光入射側及び光出射側に集光レ
ンズ9が設けられ、第1の絞り17から放射された発散
光が集光され、第1の絞り17及び第1のフィルタ14
と共役な3色光源像が投射光学系の瞳位置近傍に結像せ
しめられ、その結像面の近傍に第2の絞り18及び第2
のフィルタ15が設けられ、さらに、第2の絞り18の
開口形状が第1の絞り17の共役像とほぼ一致するよう
に形成されるとともに第2のフィルタ15のRGBの各
色を規定する分光フィルタの配置が第1のフィルタ14
の共役像とほぼ一致するように形成されたことを特徴と
する投射型カラー液晶表示装置を提供する。これを第1
2の発明と呼ぶ。
In the eleventh aspect of the invention, the light source optical system is provided with a light source 11, an elliptic mirror 12 and a first diaphragm 17, and the light source 11 and the elliptic mirror 12 are located near the position of the first focal point of the elliptic mirror 12. The first diaphragm 17 is arranged near the position of the second focal point 12 and the first filter 14 is further arranged near the first diaphragm 17 to function as a spectral filter that defines each color of RGB. The filter 14 is provided so as to overlap with the opening of the first diaphragm 17 so as to be configured as a three-color light source, and the light path on the reflection-type liquid crystal display element 20 in the optical path from the light source optical system to the projection optical system and the light emission. The condenser lens 9 is provided on the side of the first diaphragm 17 and the divergent light emitted from the first diaphragm 17 is condensed to the first diaphragm 17 and the first filter 14.
An image of a three-color light source which is conjugate with is formed near the pupil position of the projection optical system, and the second diaphragm 18 and the second diaphragm 18 are provided near the image plane.
15 is provided, and the spectral aperture filter of the second filter 15 is formed so that the aperture shape of the second diaphragm 18 substantially coincides with the conjugate image of the first diaphragm 17 and defines the RGB colors of the second filter 15. Is the first filter 14
The present invention provides a projection type color liquid crystal display device, which is formed so as to substantially match the conjugate image of. This is the first
2 invention.

【0032】また、第11の発明において、光源光学系
には、光源11と楕円鏡12と第1の絞り17とが備え
られ、楕円鏡12の第1焦点の位置近傍に光源11、楕
円鏡12の第2焦点の位置近傍に第1の絞り17が配置
され、X−Z軸面内において互いに角度を有するRGB
3色分離用の3種のダイクロイックミラー16が第1の
絞り17の近傍に第1の絞り17の開口部と重なるよう
に設けられることにより3色光源系が構成され、光源光
学系から投射光学系に至る光路の反射型液晶表示素子2
0の光入射側及び光出射側に集光レンズ9が設けられ、
第1の絞り17から放射された発散光を集光し、第1の
絞り17及びダイクロイックミラー16によって形成さ
れたRGBの第1の絞り17の開口部に対応した3色光
源像と共役な像を投射光学系の瞳位置近傍に結像し、そ
の結像面の近傍に第2の絞り18及び第2のフィルタ1
5が設けられ、さらに、第2の絞り18の開口形状が3
色光源像の共役像とほぼ一致するように形成されるとと
もに第2のフィルタ15のRGBの各色を規定する分光
フィルタの配置が3色光源像の共役像とほぼ一致するよ
うに形成されたことを特徴とする投射型カラー液晶表示
装置を提供する。これを第13の発明と呼ぶ。
In the eleventh aspect of the invention, the light source optical system is provided with a light source 11, an elliptic mirror 12 and a first diaphragm 17, and the light source 11 and the elliptic mirror 12 are located near the position of the first focal point of the elliptic mirror 12. The first diaphragm 17 is arranged in the vicinity of the position of the second focal point 12 and RGB having angles with each other in the XZ axis plane.
A three-color light source system is configured by providing three types of dichroic mirrors 16 for separating three colors in the vicinity of the first diaphragm 17 so as to overlap with the opening of the first diaphragm 17. Reflection type liquid crystal display element 2 of optical path leading to system
A condenser lens 9 is provided on the light incident side and the light emitting side of 0,
An image conjugate with the three-color light source image corresponding to the opening of the RGB first diaphragm 17 formed by the first diaphragm 17 and the dichroic mirror 16 by converging the divergent light emitted from the first diaphragm 17. Is imaged in the vicinity of the pupil position of the projection optical system, and the second diaphragm 18 and the second filter 1 are provided in the vicinity of the image plane.
5 is provided, and the aperture shape of the second diaphragm 18 is 3
It is formed so as to substantially match the conjugate image of the color light source image, and the arrangement of the spectral filter that defines each color of RGB of the second filter 15 is formed so as to substantially match the conjugate image of the three color light source image. A projection type color liquid crystal display device is provided. This is called the 13th invention.

【0033】また、第12又は第13の発明において、
光源光学系には、楕円鏡12とその第1焦点近傍に光源
11が配置され、第2焦点近傍に錐体物13が配置さ
れ、該錐体物13は光透過性の錐体状プリズムであっ
て、前記錐体状プリズムの錐体面の頂角αp が90〜1
75゜の凸型錐体状プリズム、又は頂角βp が185〜
270゜の凹型錐体状プリズムであることを特徴とする
投射型カラー液晶表示装置を提供する。これを第14の
発明と呼ぶ。
In the twelfth or thirteenth invention,
In the light source optical system, an ellipsoidal mirror 12 and a light source 11 are arranged in the vicinity of a first focus thereof, and a cone 13 is arranged in the vicinity of a second focus thereof, and the cone 13 is a light-transmitting cone-shaped prism. Therefore, the apex angle α p of the conical surface of the conical prism is 90 to 1
75 ° convex pyramidal prism, or apex angle βp is 185-
Provided is a projection type color liquid crystal display device which is a 270 ° concave pyramidal prism. This is called the 14th invention.

【0034】本発明の反射型液晶表示素子の基本構成の
例を図1〜図11に示す。まず、光の進行/逆進方向
(ほぼ光軸方向)をZ軸、液晶表示素子の1辺方向をX
軸又はY軸(X軸とY軸とは交換可能な場合も含む)、
つまり液晶表示素子の面方向をX−Y面として記述す
る。以下にその説明を行う。
Examples of the basic structure of the reflection type liquid crystal display device of the present invention are shown in FIGS. First, the traveling / reverse direction of light (almost the optical axis direction) is the Z-axis, and the direction of one side of the liquid crystal display element is X-axis.
Axis or Y axis (including the case where the X axis and the Y axis are interchangeable),
That is, the plane direction of the liquid crystal display element is described as an XY plane. The description will be given below.

【0035】図1(基板配置の斜視図)、図2(断面
図)に第1構成例を示す。第1の集光性手段1と第2の
集光性手段2がいずれも光入射側透光性基板6の両面に
形成され、シリンドリカル形状のレンズをレンチキュラ
ー構造(蒲鉾状のレンズが平行に配列されたような形
態)としている。ここで、液晶を主たる構成要素とする
電気光学機能層4(図1では図示を省略している)に接
するか又は近接される面に透明電極7、8が形成され
る。
A first configuration example is shown in FIG. 1 (perspective view of substrate arrangement) and FIG. 2 (cross-sectional view). Both the first light-collecting means 1 and the second light-collecting means 2 are formed on both surfaces of the light-incident-side light-transmitting substrate 6, and cylindrical lenses are arranged in a lenticular structure (lens-shaped lenses are arranged in parallel). It has been described as a form). Here, the transparent electrodes 7 and 8 are formed on the surface which is in contact with or close to the electro-optical functional layer 4 (not shown in FIG. 1) whose main component is liquid crystal.

【0036】光反射性基板5は反射層3の上に画素電極
8が形成されている。このような構成では、反射層3と
して高屈折率誘電体膜と低屈折率誘電体膜とを交互に積
層してなる誘電体多層膜ミラーを用いることによって高
い反射率と平坦性が得られやすい。このとき、画素電極
8として透明電極が用いられる。一方、反射層と画素電
極の機能を一体化して金属電極としてもよい。この場
合、図2に示した反射層3は不要で、画素電極8として
AlやAg等の高反射率金属膜をパターニングして用い
ればよい。
The light reflective substrate 5 has a pixel electrode 8 formed on the reflective layer 3. In such a structure, high reflectance and flatness can be easily obtained by using as the reflective layer 3 a dielectric multilayer mirror formed by alternately laminating a high refractive index dielectric film and a low refractive index dielectric film. . At this time, a transparent electrode is used as the pixel electrode 8. On the other hand, the functions of the reflective layer and the pixel electrode may be integrated to form a metal electrode. In this case, the reflective layer 3 shown in FIG. 2 is not necessary, and a high reflectance metal film such as Al or Ag may be patterned and used as the pixel electrode 8.

【0037】なお、図1において、光入射側透光性基板
6と光反射性基板5との間には、電気光学機能層4が図
2に対応するように配置されるが、第1の集光性手段と
第2の集光性手段と画素電極8との位置関係を示すため
に本図中では省略されている。同じ理由で、後述する図
3、図5、図7、図9、図27、図29、図32におい
ても、電気光学機能層の図示を省略する。また、各図に
おいて共通する構成要素はその説明を省略する。
In FIG. 1, the electro-optical functional layer 4 is arranged between the light incident side light-transmissive substrate 6 and the light reflective substrate 5 as shown in FIG. In order to show the positional relationship among the light collecting means, the second light collecting means, and the pixel electrode 8, they are omitted in this figure. For the same reason, illustration of the electro-optical functional layer is omitted also in FIGS. 3, 5, 7, 9, 27, 29, and 32 described later. In addition, the description of the components common to each drawing is omitted.

【0038】液晶表示素子において、画素電極への映像
電気信号印加方法には単純マトリックス電極を用いスタ
ティック駆動やマルチプレクス駆動で液晶を動作させる
パッシブ駆動法と画素電極毎に能動素子を形成して画素
毎にスイッチング動作をさせるアクティブ駆動法とがあ
る。本発明においてはいずれの方式でも構わないが、図
1〜図11においては画素電極毎に能動素子が形成され
たアクティブマトリックス基板と対向側電極として表示
面全面に電極が形成された対向基板とから構成された場
合を記載した。
In a liquid crystal display device, a simple matrix electrode is used as a method of applying a video electric signal to a pixel electrode, a passive drive method in which liquid crystal is operated by static drive or multiplex drive, and an active device is formed for each pixel electrode to form a pixel. There is an active drive method in which a switching operation is performed every time. Although any method may be used in the present invention, in FIGS. 1 to 11, an active matrix substrate in which an active element is formed for each pixel electrode and an opposite substrate in which an electrode is formed on the entire display surface as an opposite electrode The case of being configured is described.

【0039】マイクロレンズアレイの形成法は種々存在
し、光入射側透光性基板6の屈折率よりも大きな屈折率
の透光性材料を図2のように蒲鉾状に形成すれば、凸レ
ンズ作用を有するレンチキュラーレンズアレイとなる。
また、選択的イオン拡散により屈折率分布型レンズを形
成してもよい。また、空気と接する界面において、凸レ
ンズ形状としてもよい。さらに、球面レンズあるいは蒲
鉾状レンズにおいて凸部の厚みが問題となる場合は、図
15に示したようなフレネルレンズ構造とすることによ
り薄厚化できる。
There are various methods for forming a microlens array, and if a translucent material having a refractive index larger than that of the light-incident-side translucent substrate 6 is formed into a semi-cylindrical shape as shown in FIG. It becomes a lenticular lens array having.
Further, a gradient index lens may be formed by selective ion diffusion. Further, a convex lens shape may be provided at the interface in contact with air. Further, when the thickness of the convex portion becomes a problem in the spherical lens or the semi-cylindrical lens, the thickness can be reduced by adopting the Fresnel lens structure as shown in FIG.

【0040】第2構成例を図3(基板配置の斜視図)、
図4(断面図)に示す。この場合には、第1の集光性手
段1と第2の集光性手段2が2つの光入射側透光性基板
6、61に夫々分離して形成され、光学接着剤62等で
接合して用いる。
A second configuration example is shown in FIG. 3 (perspective view of substrate arrangement),
It is shown in FIG. 4 (cross-sectional view). In this case, the first light-collecting means 1 and the second light-collecting means 2 are separately formed on the two light-incident-side light-transmissive substrates 6 and 61, and are joined by an optical adhesive 62 or the like. To use.

【0041】第3構成例を図5(基板配置の斜視図)、
図6(断面図)に示す。この場合には、第2の集光性手
段2が光反射性基板5の平坦な電極を兼ねた反射層37
の上に形成され、画素電極は光入射側透光性基板6に形
成され、第1の集光性手段1が形成された前方光入射側
透光性基板61と後方光入射側透光性基板63とを接合
して一体化して用いる。この際、第2の集光性手段2が
集光作用を示すためには電気光学機能層4と第2の集光
性手段2を構成する材料の屈折率が異なることが必要で
ある。また、AlやAg等の高反射率金属膜を光反射層
として用いることにより反射電極としても機能するが、
誘電体多層膜ミラーの上に透明電極膜を積層して反射電
極としてもよい。
A third configuration example is shown in FIG. 5 (perspective view of substrate arrangement),
It is shown in FIG. 6 (cross-sectional view). In this case, the second light collecting means 2 serves as the reflecting layer 37 which also serves as the flat electrode of the light reflecting substrate 5.
And the pixel electrode is formed on the light incident side transparent substrate 6, and the front light incident side transparent substrate 61 and the rear light incident side transparent substrate on which the first light collecting means 1 are formed. The substrate 63 and the substrate 63 are joined and used integrally. At this time, in order for the second light-collecting means 2 to exhibit a light-collecting action, it is necessary that the materials forming the electro-optical functional layer 4 and the second light-collecting means 2 have different refractive indexes. Also, by using a high reflectance metal film such as Al or Ag as a light reflecting layer, it also functions as a reflecting electrode.
A transparent electrode film may be laminated on the dielectric multilayer film mirror to serve as a reflective electrode.

【0042】第4構成例を図7(基板配置の斜視図)、
図8(断面図)に示す。この場合には、レンチキュラー
構造のシリンドリカル集光鏡アレイが第2の集光性手段
2として用いられる。集光鏡は図8に示すように、X−
Z軸断面が円弧となる円筒鏡が用いられ、反射電極37
が電極及び反射層の両者として機能する。図7及び図8
における反射電極37の構造は図6の反射電極37の場
合と同じであるが、反射電極が平坦面に形成されるので
なく集光鏡として機能する面に形成される。
A fourth configuration example is shown in FIG. 7 (perspective view of substrate arrangement),
This is shown in FIG. In this case, a lenticular cylindrical condensing mirror array is used as the second condensing means 2. As shown in FIG. 8, the condenser mirror is X-
A cylindrical mirror whose Z-axis cross section is an arc is used, and
Function as both an electrode and a reflective layer. 7 and 8
The structure of the reflective electrode 37 is the same as that of the reflective electrode 37 in FIG. 6, but the reflective electrode is not formed on the flat surface but on the surface functioning as a condenser mirror.

【0043】上述した図1〜図8において、第1の集光
性手段及び第2の集光性手段がいずれも1軸方向にのみ
集光機能を有するシリンドリカル形状のレンチキュラー
構造(蒲鉾状のレンズあるいは集光鏡が平行に配列され
たもの)の場合を示したが、画素毎にマイクロレンズア
レイやマイクロ集光鏡アレイが形成されていてもよい。
In FIGS. 1 to 8 described above, the first and second light collecting means both have a cylindrical lenticular structure (lens-shaped lens) having a light collecting function only in one axial direction. Alternatively, the case where the condenser mirrors are arranged in parallel is shown, but a microlens array or a micro condenser mirror array may be formed for each pixel.

【0044】第5構成例を図9(基板配置の斜視図)、
図10(X−Z軸断面図)、図11(Y−Z軸断面図)
に示す。この場合には、第1の集光性手段1及び第2の
集光性手段2は画素毎に形成されたレンズアレイであ
る。図10は図2と同じように見えるが、実際にはY−
Z断面においてその構造が異なる。図11に示すよう
に、透過散乱型の液晶表示素子と組み合わせて用いる場
合、第1の集光性手段を第2の集光性手段及び画素に対
して半画素だけY軸方向にずらして配置することが好ま
しい。
A fifth configuration example is shown in FIG. 9 (perspective view of substrate arrangement),
FIG. 10 (XZ axis sectional view), FIG. 11 (YZ axis sectional view)
Shown in In this case, the first light-collecting means 1 and the second light-collecting means 2 are lens arrays formed for each pixel. FIG. 10 looks similar to FIG. 2, but is actually Y-
The structure is different in the Z section. As shown in FIG. 11, when used in combination with a transmissive / scattering type liquid crystal display element, the first light converging means is displaced by a half pixel in the Y-axis direction with respect to the second light converging means and the pixel. Preferably.

【0045】また、入射光及び投射光として直線偏光光
を用いるTN−LCDやSTN−LCDの場合、同一軸
上に第1のマイクロレンズアレイ1と第2のマイクロレ
ンズアレイ2と画素電極8とを同一軸上に揃えて用いる
ことが好ましい。その配置作用については後述する。
In the case of a TN-LCD or STN-LCD which uses linearly polarized light as incident light and projected light, the first microlens array 1, the second microlens array 2 and the pixel electrode 8 are arranged on the same axis. Are preferably aligned and used on the same axis. The arrangement operation will be described later.

【0046】液晶を主たる構成要素とする電気光学機能
層としては、一般的なTN−LCD、STN−LCDや
強誘電性液晶等以外に前述のLCPC等が用いられる。
LCPCは電圧の印加に伴い透明状態と散乱状態が変化
し、シュリーレン光学系を用いて投射表示することによ
ってコントラスト表示が可能となり、偏光板を用いるT
N−LCDやSTN−LCDに比べて偏光板が無いので
相対的に明るい表示が得られる。
As the electro-optical functional layer containing liquid crystal as a main component, the above-mentioned LCPC or the like is used in addition to general TN-LCD, STN-LCD, ferroelectric liquid crystal and the like.
In the LCPC, the transparent state and the scattering state change with the application of a voltage, and the projection display using the schlieren optical system enables the contrast display.
Compared to N-LCD and STN-LCD, since there is no polarizing plate, a relatively bright display can be obtained.

【0047】画素毎に集光性手段が形成されている場
合、画素配列はデルタ配置、格子配置いずれでも構わな
いが、レンチキュラー構造の集光性手段の場合はそのレ
ンチキュラー構造の平行配列軸に沿って画素が並んだ格
子配置とする。
When the light collecting means is formed for each pixel, the pixel arrangement may be either a delta arrangement or a lattice arrangement, but in the case of the lenticular structure light collecting means, it is arranged along the parallel arrangement axis of the lenticular structure. The pixels are arranged in a grid.

【0048】[0048]

【作用】次に、図1〜図11に示された本発明の反射型
液晶表示素子における第1の集光性手段と第2の集光性
手段の作用又は光の進行に関して、図12〜図16を用
いて説明する。
Next, the operation of the first light collecting means and the second light collecting means or the progress of light in the reflection type liquid crystal display device of the present invention shown in FIGS. This will be described with reference to FIG.

【0049】図1〜図4に示した各構成例に対応する第
1の集光性手段と第2の集光性手段と画素電極との関係
をX−Z軸面内図として図12に、Y−Z断面図として
図13に示す。マイクロレンズアレイを集光性手段とし
た場合のその集光作用のある断面を図に示している。
The relationship between the first light collecting means, the second light collecting means, and the pixel electrode corresponding to the respective configuration examples shown in FIGS. 1 to 4 is shown in FIG. 12 as an XZ axis plane view. , YZ sectional view is shown in FIG. The figure shows a cross section having a condensing action when the microlens array is used as the condensing means.

【0050】第1の集光性手段(マイクロレンズ)1の
焦点距離f1 と第2の集光性手段(マイクロレンズ)2
の焦点距離f2 は略等しく、その主点間の距離tが焦点
距離f1 =f2 と略等しくなるように配置されている。
電気光学機能層4の厚さは一般に数μm〜数10μm程
度のため、0. 2〜2mm程度の光入射側透光性基板の
板厚に比べ充分薄い。したがって、図1〜図6における
第1の集光性手段1及び第2の集光性手段2の焦点距離
tは光入射側透光性基板の板厚と考えればよい。
The focal length f 1 of the first light collecting means (microlens) 1 and the second light collecting means (microlens) 2
The focal lengths f 2 are substantially equal to each other, and the distance t between the principal points is substantially equal to the focal length f 1 = f 2 .
Since the electro-optical functional layer 4 generally has a thickness of about several μm to several tens of μm, it is sufficiently thinner than the light incident side transparent substrate having a thickness of about 0.2 to 2 mm. Therefore, the focal length t of the first light condensing means 1 and the second light condensing means 2 in FIGS. 1 to 6 may be considered as the plate thickness of the light incident side translucent substrate.

【0051】そして、第1の集光性手段及び第2の集光
性手段のピッチは画素ピッチと等しくする。画素電極8
の長さがaである。第1の集光性手段及び第2の集光性
手段がシリンドリカル形状のレンチキュラー構造の場
合、図12に示すように、集光作用のあるX−Z軸面内
において、レンチキュラー構造のピッチを画素ピッチb
と等しくとればよい。
The pitch of the first light collecting means and the second light collecting means is made equal to the pixel pitch. Pixel electrode 8
Is a. When the first light collecting means and the second light collecting means have a cylindrical lenticular structure, as shown in FIG. 12, the pitch of the lenticular structure is set to the pixel in the XZ axis plane having the light collecting effect. Pitch b
Should be equal to

【0052】このような構成の反射型液晶表示素子にX
−Z軸面内において分散角θX を有する平行光(A1、
A2、A3の光束、B1、B2、B3の光束、C1、C
2、C3の光束)がZ軸に沿って入射した場合の光線軌
跡を図12に示す。電気光学機能層4が透明状態の時
は、入射光は第1の集光性手段によって、紙面上で長さ
がaの画素電極8の領域に集光され、第2の集光性手段
によって反射層3で反射された光を集光して入射光と同
じ第1の集光性手段に戻す。
In the reflection type liquid crystal display device having such a structure, X
Parallel beam having a dispersion angle theta X in the -Z-axis plane (A1,
A2, A3 luminous flux, B1, B2, B3 luminous flux, C1, C
FIG. 12 shows the locus of light rays when a light flux of 2, C3) is incident along the Z axis. When the electro-optical functional layer 4 is in the transparent state, the incident light is condensed by the first condensing means on the area of the pixel electrode 8 having the length a on the paper surface, and by the second condensing means. The light reflected by the reflective layer 3 is condensed and returned to the same first condensing means as the incident light.

【0053】従来のような第1の集光性手段のみの構成
では、入射光が完全な平行光ではなく指向性が劣る場
合、反射層3で反射された光は集光されず隣接する第1
の集光性手段に混入してしまい結果的に集光効率は低下
してしまうが、第1の集光性手段と第2の集光性手段と
を組み合わせて用いることにより、集光性手段と画素と
の対応が取り得て、入射光と出射光が対称配置となるた
め、非散乱光に対して第1の集光性手段と第2の集光性
手段とが無い場合と同じ投射光学系が適用できる。
In the conventional structure having only the first light-collecting means, when the incident light is not a perfect parallel light and the directivity is poor, the light reflected by the reflecting layer 3 is not collected and is adjacent to the first light-collecting means. 1
The light collecting efficiency is lowered as a result of being mixed into the light collecting means, but by using the first light collecting means and the second light collecting means in combination, Since the incident light and the emitted light are symmetrically arranged, the same projection optics as in the case where the first condensing means and the second condensing means for non-scattered light are not provided. The system can be applied.

【0054】X−Z軸面内の入射平行光の分散角θx と
光入射側透光性基板6の板厚、つまり第1の集光性手段
及び第2の集光性手段の焦点距離tと画素電極位置にお
ける集光幅wの関係は次の(1)式で記述される。
The dispersion angle θx of the incident parallel light in the XZ axis plane and the plate thickness of the light incident side transparent substrate 6, that is, the focal length t of the first light converging means and the second light converging means. And the condensing width w at the pixel electrode position is described by the following equation (1).

【0055】[0055]

【数1】 w=t×tan(θx ) ………………………(1)。## EQU00001 ## w = t.times.tan (.theta.x) .................... (1).

【0056】ただし、(1)式の分散角θx は素子内の
角度を示し、素子外の分散角(θx')はスネルの屈折則
により、sin(θx')=n・sin(θx )で関係付
けられる。以後の説明ではθx'とθx の相違を明記しな
いで全てθx で記述するが、実際にはスネル則に従い素
子外と素子内での入射角度は異なる。
However, the dispersion angle θx in the equation (1) represents the angle inside the element, and the dispersion angle (θx ′) outside the element is sin (θx ′) = n · sin (θx) according to Snell's refraction law. Be related. In the following description, the difference between θx 'and θx is not specified, and all are described as θx, but the incident angles inside and outside the element actually differ according to Snell's law.

【0057】(1)式より、分散角θx 及び板厚tが小
さな程小さな領域wに集光され得る。X軸方位の有効画
素表示長がaのとき、wが画素電極の長さa以下になる
ような関係を満たすことが好ましい。アクティブマトリ
ックス駆動の液晶表示素子の画素当たりの実際の光透過
部分の割合(開口率)が40%程度である場合、第1の
集光性手段を用いて、w/bが63%以下になるよう入
射光の指向性及び光入射側透光性基板(6)の板厚tを
設定することが実効的な画素開口率を向上するために好
ましい。
From the equation (1), the smaller the dispersion angle θx and the plate thickness t, the more the light can be condensed in the smaller region w. When the effective pixel display length in the X-axis direction is a, it is preferable to satisfy the relationship that w is equal to or less than the length a of the pixel electrode. When the ratio of the actual light transmitting portion per pixel (aperture ratio) of the liquid crystal display element driven by the active matrix is about 40%, w / b is 63% or less by using the first light collecting means. In order to improve the effective pixel aperture ratio, it is preferable to set the directivity of the incident light and the plate thickness t of the light-incident-side transparent substrate (6).

【0058】図1〜図8に示したように、第1〜第4の
構成例における第1の集光性手段と第2の集光性手段が
X−Z軸面内にのみ集光作用を有するレンチキュラー構
造の場合、Y−Z軸面内においては図13に示すように
入射光は反射層3で正規反射されて出射し、集光性手段
がない場合と同じである。
As shown in FIGS. 1 to 8, the first and second light collecting means and the second light collecting means in the first to fourth constitutional examples serve to collect light only in the XZ axis plane. In the case of the lenticular structure having, the incident light is normally reflected by the reflection layer 3 and emitted in the YZ axis plane as shown in FIG. 13, which is the same as the case where there is no condensing means.

【0059】一方、第1の集光性手段と第2の集光性手
段が光軸方向に等方的に集光作用のあるマイクロレンズ
アレイの場合、入射光の光軸がZ軸と平行の時はX−Z
軸に直行するY−Z軸面においても図12と同じ光線軌
跡となる。また、入射光の光軸がZ軸に対して傾けて配
置される場合、図14に示すように第1の集光性手段の
マイクロレンズアレイは第2の集光性手段のマイクロレ
ンズアレイ及び反射画素電極と半画素分ずらして配置す
ることが好ましい。
On the other hand, in the case where the first light condensing means and the second light condensing means are microlens arrays having an isotropic light converging function in the optical axis direction, the optical axis of the incident light is parallel to the Z axis. When is X-Z
The same ray locus as in FIG. 12 is obtained on the YZ axis plane orthogonal to the axis. When the optical axis of the incident light is arranged to be tilted with respect to the Z axis, the microlens array of the first light-collecting means is arranged as the microlens array of the second light-collecting means as shown in FIG. It is preferable to displace the reflective pixel electrode by half a pixel.

【0060】このような配置として入射光の傾斜角γと
第1の集光性手段及び第2の集光性手段との主点間距離
tとを適切に選ぶことにより、図14に示すように第1
の集光性手段(マイクロレンズ)1から入射した光は反
射後に隣接の第1の集光性手段(マイクロレンズ)1に
集光されて出射される。図14において、光束(a1、
a2、a3)、光束(b1、b2、b3)、光束(c
1、c2、c3)の入射、反射層3での反射及び、出射
に至る光路を示す。このときの、各光束の分散角をθy
で示している。
By properly selecting the inclination angle γ of the incident light and the distance t between the principal points of the first light-collecting means and the second light-collecting means in such an arrangement, as shown in FIG. First
The light incident from the light condensing means (microlens) 1 is reflected and is condensed on the adjacent first light condensing means (microlens) 1 to be emitted. In FIG. 14, the luminous flux (a1,
a2, a3), luminous flux (b1, b2, b3), luminous flux (c
1, c2, c3) are incident, reflected by the reflection layer 3 and emitted from the optical path. At this time, the dispersion angle of each luminous flux is θy
It shows with.

【0061】図15では、第2の集光性手段として、図
12に示した構成における平凸レンズをフレネルレンズ
に置き換えた場合の形態を示している。他は図12と同
じ構成である。
FIG. 15 shows a form in which the plano-convex lens in the configuration shown in FIG. 12 is replaced with a Fresnel lens as the second light converging means. Others are the same as those in FIG.

【0062】図16は、図7及び図8に示した集光鏡を
第2の集光性手段として用いた場合の光路を示す。ここ
に示した第2の集光性手段は円筒鏡のレンチキュラー構
造の場合であるが、画素毎にマイクロレンズアレイが第
1の集光性手段として、マイクロ球面鏡アレイが第2の
集光性手段として形成されていてもよい。図16におい
て、X−Z軸面内における集光鏡は略円形であって、そ
の曲率半径rが透光性基板6の板厚tに略等しい。この
ような構成により、図12に示した第2の集光性手段と
同様の作用が得られる。
FIG. 16 shows an optical path when the condenser mirror shown in FIGS. 7 and 8 is used as the second condenser means. The second condensing means shown here is a case of a lenticular structure of a cylindrical mirror, but the microlens array is the first condensing means and the micro spherical mirror array is the second condensing means for each pixel. It may be formed as. In FIG. 16, the condenser mirror in the XZ axis plane is substantially circular, and its radius of curvature r is substantially equal to the plate thickness t of the translucent substrate 6. With such a configuration, the same operation as that of the second light-collecting means shown in FIG. 12 can be obtained.

【0063】第2の集光性手段の集光鏡が光軸方向に当
方的に集光作用のある球面鏡の場合はX−Z軸面に直交
するY−Z軸面において図16(入射角=0°)あるい
は図14(入射角>0°)と同じ光線軌跡となる。
When the condensing mirror of the second condensing means is a spherical mirror which has an isotropic converging function in the optical axis direction, FIG. 16 (incident angle) on the YZ axis plane orthogonal to the XZ axis plane. = 0 °) or the same ray locus as in FIG. 14 (incident angle> 0 °).

【0064】次に、本発明の反射型液晶表示素子を用い
た投射型液晶表示装置について説明する。いずれもX−
Z軸平面において第1の集光性手段及び第2の集光性手
段は集光作用を有し、Y−Z軸平面においては集光作用
が無い場合について示す。
Next, a projection type liquid crystal display device using the reflection type liquid crystal display element of the present invention will be described. Both are X-
The case where the first light condensing means and the second light condensing means have a light condensing function in the Z-axis plane and no light converging function in the YZ axis plane is shown.

【0065】第1の例はX−Z軸面内での分散角θx 、
Y−Z軸面内での分散角θy の略平行光が反射型液晶表
示素子10に入射する場合で、図17にX−Z軸断面図
を、図18にY−Z軸断面図を示す。図17のX−Z軸
断面図では反射型液晶表示素子に入射した光は入射角と
同じ角度で出射するが、図18のY−Z軸断面図では反
射型液晶表示素子10に入射角γで入射した光は正規反
射されて出射する。
The first example is the dispersion angle θx in the XZ axis plane,
FIG. 17 is a sectional view taken along the line X-Z and FIG. 18 is a sectional view taken along the line YZ when a substantially parallel light beam having a dispersion angle θy in the YZ-axis plane is incident on the reflective liquid crystal display device 10. . In the XZ-axis sectional view of FIG. 17, the light incident on the reflective liquid crystal display element is emitted at the same angle as the incident angle, but in the YZ-axis sectional view of FIG. 18, the incident angle γ is incident on the reflective liquid crystal display element 10. The light incident at is reflected normally and is emitted.

【0066】第2の例は分散角θx 、θy の発散光が凸
レンズ9によって集光され略平行光となって反射型液晶
表示素子に入射し、反射面で反射された出射光を同一の
凸レンズ9によって集光する場合で、図19にX−Z軸
断面図を、図20にY−Z軸断面図を示す。AX、BX
は光軸である。符号17は第1の開口絞り、符号18は
第2の開口絞りを示す。また、HyとHy’はY方向に
おける開口の大きさを示す。
In the second example, the divergent light having the dispersion angles θx and θy is condensed by the convex lens 9 and becomes substantially parallel light, which is incident on the reflective liquid crystal display element, and the outgoing light reflected by the reflective surface is the same convex lens. FIG. 19 shows a cross-sectional view along the X-Z axis and FIG. 20 shows a cross-sectional view along the Y-Z axis in the case of converging light by 9. AX, BX
Is the optical axis. Reference numeral 17 indicates a first aperture stop, and reference numeral 18 indicates a second aperture stop. Further, Hy and Hy 'indicate the size of the opening in the Y direction.

【0067】第3の例は分散角θx 、θy の略平行光が
可視波長域用の偏光ビームスプリッタ43によってS偏
光成分のみ反射されて反射型液晶表示素子10に入射
し、反射面で反射されるとともに電気光学機能層を往復
することによって生成されたP偏光成分のみが同一の偏
光ビームスプリッタ43を通過する場合で、図21にX
−Z軸断面図を、図22にY−Z軸断面図を示す。
In the third example, substantially parallel light beams having divergence angles θx and θy are reflected by the polarization beam splitter 43 for the visible wavelength region only into the S-polarized component, which is then incident on the reflection type liquid crystal display element 10 and reflected by the reflection surface. In addition, in the case where only the P-polarized light component generated by reciprocating the electro-optical function layer passes through the same polarization beam splitter 43, X in FIG.
A -Z axis sectional view is shown in FIG. 22, and a YZ axis sectional view is shown in FIG.

【0068】第1及び第2の例は入射光・投射光がラン
ダム偏光であり電気光学機能層に用いる電気光学材料が
電圧印加に応じて散乱度が変化する透過散乱型の材料の
場合に用いられる構成であって、第3の例は入射光・投
射光が直線偏光であり電気光学材料が電界に応じて複屈
折が変化する液晶材料の場合に用いられる構成である。
特に、図18及び図20に示したように、反射型液晶表
示素子10の反射層に対して入射光の光軸と出射光の光
軸とが角度をなす場合、第1の集光性手段及び第2の集
光性手段がX−Y軸面において集光作用の無いレンチキ
ュラー構造であるか、あるいはX−Y軸面内においても
集光作用のある構造の場合は第1の集光性手段が第2の
集光性手段に対してX軸方向に半画素分(0. 5×b)
だけ平行移動した構造であることが好ましい。
The first and second examples are used when the incident light and the projected light are randomly polarized and the electro-optical material used for the electro-optical functional layer is a transmission-scattering type material whose scattering degree changes in response to voltage application. The third example is a configuration used when the incident light / projected light is linearly polarized light and the electro-optical material is a liquid crystal material whose birefringence changes according to an electric field.
In particular, as shown in FIGS. 18 and 20, when the optical axis of the incident light and the optical axis of the emitted light form an angle with respect to the reflective layer of the reflective liquid crystal display element 10, the first light condensing unit is provided. And the second light collecting means has a lenticular structure that does not collect light in the X-Y axis plane, or has a structure that also collects light in the XY axis plane, the first light collecting performance. The means is a half pixel (0.5 × b) in the X-axis direction with respect to the second light collecting means.
It is preferable that the structure has a parallel translation.

【0069】第1〜第3の例においては、図示を省略し
たが、反射型液晶表示素子への入射光はメタルハライド
ランプ、ハロゲンランプ、キセノンランプ等の白色光源
から放出された光を楕円鏡、放物面鏡、球面鏡等の集光
鏡やレンズによって集光することによって形成される。
In the first to third examples, although not shown, the incident light on the reflective liquid crystal display element is the light emitted from a white light source such as a metal halide lamp, a halogen lamp, a xenon lamp, an elliptic mirror, It is formed by condensing with a converging mirror such as a parabolic mirror or a spherical mirror, or a lens.

【0070】また、反射型液晶表示素子からの出射光は
投射レンズ等の結像光学素子を用いてスクリーン等に投
射結像される。なお、図17〜図22には単一の反射型
液晶表示素子のみが示されているが、入射光をダイクロ
イックミラーやダイクロイックプリズムを用いてRGB
の3色に色分離した後、RGB毎に反射型液晶表示素子
を設置し、反射されたRGBの出射光を再び色合成系で
合成した後投射レンズに導いてもよい。
The light emitted from the reflective liquid crystal display element is projected and imaged on a screen or the like by using an imaging optical element such as a projection lens. Although only a single reflection type liquid crystal display element is shown in FIGS. 17 to 22, the incident light is converted into RGB by using a dichroic mirror or a dichroic prism.
After color separation into the three colors, a reflective liquid crystal display element may be installed for each RGB, and the reflected RGB emitted light may be combined again by the color combining system and then guided to the projection lens.

【0071】次に、(1)式で示されたX−Z軸面内で
の光の集光長wが表示画素の長さb(画素の実効的な単
位長)以下、より好ましくは表示のための画素電極の長
さa以下となるための入射光の分散角θx 、θy を生成
する光源光学系について説明する。
Next, the light-collecting length w in the X-Z axis plane expressed by the equation (1) is equal to or less than the display pixel length b (effective unit length of pixel), and more preferably display. A description will be given of a light source optical system that generates the dispersion angles θx and θy of incident light so that the length a of the pixel electrode is less than or equal to a.

【0072】光源光学系における発光源又は二次的な放
射光源の大きさ・形状が光軸の垂直面内で、図23のよ
うに長方形(発光源側においてX軸方位長=Hx 、Y軸
方位長=Hy 、及び二次的な放射光源として、X軸方位
長=Hx'、Y軸方位長=Hy')であって、そこからの放
射光が集光レンズによって略平行光化されて反射型液晶
表示素子へと入射する。このとき、長方形発光部が集光
レンズ9の焦点位置に置かれる場合、X−Z軸面内にお
ける入射光の分散角θx とY−Z軸面内における入射光
の分散角θy は、集光レンズ9の焦点距離をFとする
と、(2)式、(3)式で近似される。また、発光部の
面積はHx・Hy であり、入射光の分散角平均値θm は
(4)式で定義される。
The size and shape of the light emitting source or the secondary radiation light source in the light source optical system is a rectangle as shown in FIG. 23 (X axis azimuth length = Hx, Y axis on the light emitting source side). Azimuth length = Hy, and as a secondary radiation light source, X-axis azimuth length = Hx ', Y-axis azimuth length = Hy'), and the radiated light therefrom is made into substantially parallel light by a condenser lens. It is incident on the reflective liquid crystal display element. At this time, when the rectangular light emitting portion is placed at the focal position of the condenser lens 9, the dispersion angle θx of the incident light in the XZ axis plane and the dispersion angle θy of the incident light in the YZ axis plane are When the focal length of the lens 9 is F, it is approximated by the equations (2) and (3). The area of the light emitting portion is Hx · Hy, and the average dispersion angle θm of the incident light is defined by the equation (4).

【0073】[0073]

【数2】 tan(θx )=Hx /F ……………(2)、 tan(θy )=Hy /F ……………(3)、 tan(θm )=2(Hx・Hy /π)1/2 /F ……(4)。Tan (θx) = Hx / F (2), tan (θy) = Hy / F (3), tan (θm) = 2 (Hx · Hy / π) ) 1/2 / F ...... (4).

【0074】したがって、この場合は分散角θx と分散
角平均値θm は発光部のX軸方位長Hx とY軸方位長H
y 及び集光レンズの焦点距離Fを選ぶことにより決めら
れる。本発明は反射型液晶表示素子を用いた種々の光学
システムに応用できるが、具体的には各種の用途に用い
られている液晶表示素子、特に偏光板を用いない透過散
乱型の液晶表示素子を対象としている。
Therefore, in this case, the dispersion angle θx and the dispersion angle average value θm are the X-axis azimuth length Hx and the Y-axis azimuth length H of the light emitting portion.
It is determined by choosing y and the focal length F of the condenser lens. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be applied to various optical systems using a reflection type liquid crystal display element, but specifically, a liquid crystal display element used for various applications, particularly a transmission / scattering type liquid crystal display element which does not use a polarizing plate is used. Intended.

【0075】透過散乱型(光散乱型)のLCDとしては
DS−LCDや液晶相変化モード等、幾つかの方式が報
告されている。そのなかでも、上述のLCPC−LCD
は、低電圧動作(≦10V)が可能であり、かつ高い散
乱能を有するので特に好ましい。
As a transmission / scattering type (light scattering type) LCD, several systems such as a DS-LCD and a liquid crystal phase change mode have been reported. Among them, the above-mentioned LCPC-LCD
Is particularly preferable because it can operate at a low voltage (≦ 10 V) and has a high scattering ability.

【0076】通常、投射型表示素子に用いられるLCP
C−LCDの構造は、電極と駆動素子を形成した第1基
板と、対向電極を形成した第2基板間に、正の誘電異方
性のネマチック液晶の液晶相と高分子が硬化せしめられ
た樹脂などの樹脂相とに分離形成されて構成されたLC
PC層を挟持する。また、通常は樹脂相の屈折率が用い
られる液晶の常光屈折率(n0 )とほぼ一致せしめられ
ている。
LCP normally used for projection display elements
In the structure of the C-LCD, the liquid crystal phase of the nematic liquid crystal having positive dielectric anisotropy and the polymer were cured between the first substrate having the electrodes and the driving elements and the second substrate having the counter electrodes. LC configured by being separately formed with a resin phase such as a resin
Hold the PC layer. Further, the refractive index of the resin phase is usually made to substantially match the ordinary refractive index (n 0 ) of the liquid crystal used.

【0077】LCPC層の構造、樹脂相と液晶材料とが
3次元的に相分離した構造としては、細かな孔が多数形
成された樹脂マトリックスのその孔の部分に液晶が充填
された構造や、網目構造を形成した樹脂マトリックスに
液晶が含浸したような構造、又は樹脂マトリックス中に
液晶を内包したマイクロカプセルが多数分散したような
構造や、粒子状に相分離した液晶相が3次元的に連結し
たような構造などが例示される。
As the structure of the LCPC layer and the structure in which the resin phase and the liquid crystal material are three-dimensionally phase-separated, a structure in which liquid crystal is filled in the holes of a resin matrix in which a large number of fine holes are formed, A structure in which a resin matrix having a network structure is impregnated with liquid crystal, a structure in which a large number of microcapsules containing liquid crystal are dispersed in the resin matrix, or a liquid crystal phase phase-separated into particles is three-dimensionally connected. Such a structure is exemplified.

【0078】これらの3次元的相分離構造は、樹脂マト
リックスを介して60〜100%の液晶が連続又は連通
した連続液晶相構造と、連続又は連通した液晶相が30
%以下である独立液晶相を呈する相分離構造に大別され
る。両者を比較すると散乱状態でのヘイズ値が高く、か
つ高コントラスト比の液晶光学素子を得るためには、相
分離した液晶ドメイン間の光散乱効果を利用できる連続
液晶相−相分離構造のものが好ましい。
These three-dimensional phase-separated structures have a continuous liquid crystal phase structure in which 60 to 100% of liquid crystal is continuous or continuous with a resin matrix, and a continuous or continuous liquid crystal phase is 30.
%, Which is roughly divided into phase-separated structures exhibiting an independent liquid crystal phase. Comparing the two, in order to obtain a liquid crystal optical element with a high haze value in the scattering state and a high contrast ratio, a continuous liquid crystal phase-phase separation structure that can utilize the light scattering effect between phase-separated liquid crystal domains is used. preferable.

【0079】用いる液晶の物性値としては、0.20≦
△n≦0.25、かつ、5<△ε<13の範囲がVTカ
ーブにおける低ヒステリシス特性と、透過散乱時のコン
トラスト比(高透過性と高散乱性)が得られるので好ま
しい。また、樹脂相として用いられる樹脂等の屈折率
(nP )と液晶の常光屈折率(nO )とがほぼ一致する
ことにより透過状態となる。例えば、nO −0.03<
P <nO +0.05の関係を満たすように用いること
が好ましい。
The physical property value of the liquid crystal used is 0.20 ≦
The range of Δn ≦ 0.25 and 5 <Δε <13 is preferable because a low hysteresis characteristic in the VT curve and a contrast ratio during transmission and scattering (high transmittance and high scattering) can be obtained. In addition, the refractive index (n P ) of the resin or the like used as the resin phase and the ordinary refractive index (n O ) of the liquid crystal substantially match each other, so that the transparent state is established. For example, n O −0.03 <
It is preferably used so as to satisfy the relationship of n P <n O +0.05.

【0080】一般に透過散乱型表示素子を用いた投射型
表示素子において、光源光学系と投射光学系と透過散乱
型素子とをシュリーレン光学系の配置関係を満たすよう
に構なすることにより、投射像の明暗(コントラスト)
表示が可能となる。このとき、投射画像の明暗は、光源
光学系から放射され表示素子へと入射する光の指向性と
表示素子の散乱能、さらに、投射光学系の集光角を定め
る開口数(Fナンバー)に応じて変わる。これは、明暗
(コントラスト)表示が表示素子そのものの特性によっ
て決まり、光学系への依存性が少ない透過吸収型の表示
素子の場合と大きく異なる。
Generally, in a projection type display element using a transmission / scattering type display element, a projection image is constructed by arranging the light source optical system, the projection optical system and the transmission / scattering type element so as to satisfy the positional relationship of the Schlieren optical system. Contrast (contrast)
It becomes possible to display. At this time, the brightness of the projected image depends on the directivity of light emitted from the light source optical system and incident on the display element, the scattering ability of the display element, and the numerical aperture (F number) that determines the converging angle of the projection optical system. It depends. This is significantly different from the case of a transmissive absorption type display element in which bright and dark (contrast) display is determined by the characteristics of the display element itself and has little dependence on the optical system.

【0081】具体的には、投射型液晶表示装置の第2構
成例(図19、図20)のように、反射型液晶表示素子
への入射光が略平行光となるように集光レンズ9が配置
された場合、図23に示した長方形の発光部の大きさ・
形状(Hx ・Hy )に対応した共役像が集光レンズ9に
より発光部と重ならない位置に形成される。本発明で
は、その位置近傍にこの共役像と同じ形状の図23の符
号18に示す長方形(Hx'・Hy')の絞りを設置するこ
とにより投射像の集光角を規定している。
Specifically, as in the second configuration example (FIGS. 19 and 20) of the projection type liquid crystal display device, the condenser lens 9 is arranged so that the light incident on the reflection type liquid crystal display element becomes substantially parallel light. , The size of the rectangular light emitting part shown in FIG.
A conjugate image corresponding to the shape (Hx.Hy) is formed by the condenser lens 9 at a position where it does not overlap the light emitting portion. In the present invention, a rectangular (Hx '· Hy') diaphragm shown by reference numeral 18 in FIG. 23 having the same shape as the conjugate image is installed near the position to define the converging angle of the projected image.

【0082】図24と図25において、投射型液晶表示
装置300の各構成要素を説明する。図24、図25で
は図19、図20の構成における集光レンズ9と液晶表
示素子10とが接合された場合を示している。光源11
の発光部が楕円鏡12の第1焦点位置に配置され、光源
11から放出された光が楕円鏡によってその第2焦点位
置近傍に集光され、そこに配置された第1の絞り17の
開口部を通過した光のみが集光レンズ9へ出射され、集
光レンズにより略平行光となって反射型液晶表示素子2
0へと入射する。
24 and 25, each component of the projection type liquid crystal display device 300 will be described. 24 and 25 show the case where the condenser lens 9 and the liquid crystal display element 10 in the configurations of FIGS. 19 and 20 are joined. Light source 11
Is disposed at the first focal position of the elliptical mirror 12, and the light emitted from the light source 11 is condensed by the elliptic mirror in the vicinity of the second focal position thereof, and the aperture of the first diaphragm 17 disposed there. Only the light that has passed through the section is emitted to the condenser lens 9 and becomes substantially parallel light by the condenser lens, and the reflection type liquid crystal display element 2
It is incident on 0.

【0083】反射型液晶表示素子の反射層で正規反射さ
れた光が再び集光レンズによって集光され、第1の絞り
17の共役像が形成される。この共役像位置に第2の絞
り18及び投射レンズ19が設けられている。このと
き、光源光学系における発光源又は二次的な放射光源
(仮想光源)を形成することになる第1の絞りの大きさ
・形状と、透過散乱型表示素子又は集光レンズとの位置
関係によって透過散乱型表示素子への入射光の指向性が
定まる。ここでは第1の絞りを図23に示す長方形の開
口絞りとしている。
The light normally reflected by the reflection layer of the reflection type liquid crystal display element is condensed again by the condenser lens, and a conjugate image of the first diaphragm 17 is formed. A second diaphragm 18 and a projection lens 19 are provided at this conjugate image position. At this time, the positional relationship between the size and shape of the first diaphragm that forms the light emission source or the secondary radiation light source (virtual light source) in the light source optical system and the transmission / scattering type display element or the condenser lens. The directivity of the incident light on the transmission / scattering type display element is determined by. Here, the first aperture stop is a rectangular aperture stop shown in FIG.

【0084】そして、光源光学系における発光源又は二
次的な放射光源の共役像とほぼ同じ形状の開口部を有す
る第2の絞りと透過散乱型表示素子又は集光レンズとの
位置関係によって透過散乱型表示素子の透過光のうち、
投射光学系を通過してスクリーン等へ投射される出射光
の指向性が定まる。ここでは第1の絞り17と第2の絞
り18が集光レンズ9の略焦点距離だけ離れて配置され
ているため、第2の絞りを第1の絞りと同じ大きさ・形
状である長方形開口絞りとしている。
The second diaphragm having an opening having substantially the same shape as the conjugate image of the light emission source or the secondary radiation light source in the light source optical system is transmitted by the positional relationship between the transmission / scattering type display element or the condenser lens. Of the transmitted light of the scattering type display element,
The directivity of the emitted light that passes through the projection optical system and is projected onto the screen or the like is determined. Here, since the first diaphragm 17 and the second diaphragm 18 are arranged apart from each other by substantially the focal length of the condenser lens 9, the second diaphragm is a rectangular aperture having the same size and shape as the first diaphragm. It is a diaphragm.

【0085】なお、図24と図25において、楕円鏡で
集光され反射型液晶表示素子へと出射する光量分布の均
一性と光量密度を向上するため、楕円鏡の第2焦点位置
近傍に錐体状プリズム13が設けられている。なお、こ
こでは図中の第1のフィルタ14、及び第2のフィルタ
15は用いなくともよい。
24 and 25, in order to improve the uniformity and the light amount density of the light amount condensed by the elliptic mirror and emitted to the reflective liquid crystal display element, a cone is formed near the second focal point position of the elliptic mirror. A body prism 13 is provided. The first filter 14 and the second filter 15 in the figure may not be used here.

【0086】このような透過散乱型の動作モードを有す
るLCPC−LCDを透過型表示素子として用いた投射
型表示装置の場合、電子通信情報学会技術報告EID9
2−124(1993−02) 第69〜75項に記載
されたシステム全体の光学系(投射型表示装置TP)を
用いて投射画像のコントラスト比(印加電圧6V時の透
過率TONと無電圧印加時のTOFF の比、TON/TOFF
を図26に示す。
In the case of a projection type display device using an LCPC-LCD having such a transmission / scattering type operation mode as a transmission type display element, the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers Technical Report EID9
2-124 (1993-02) Contrast ratio of projected image (transmittance T ON at applied voltage of 6 V and no voltage) by using the optical system (projection type display device TP) of the entire system described in paragraphs 69 to 75. Ratio of T OFF when applied, T ON / T OFF )
Is shown in FIG.

【0087】図26において、集光角は後述する投射光
の指向性を示す。本図に示すように、集光角が小さくな
ればなるほど(より、平行光に近づくことを意味す
る)、コントラスト比が高くなり、集光角が大きくなれ
ばなるほどコントラスト比が低下する傾向がある。
In FIG. 26, the converging angle indicates the directivity of projection light which will be described later. As shown in this figure, the smaller the converging angle (which means closer to parallel light), the higher the contrast ratio, and the larger the converging angle, the lower the contrast ratio tends to be. .

【0088】本発明の投射型液晶表示装置においては、
表示素子として反射型液晶表示素子を用いているため電
気光学機能層を光が往復することによって透過型の構成
に比べて駆動電圧は同じであるが、散乱状態において高
い散乱能が達成される。また、第1の集光性手段と第2
の集光性手段が画素毎に形成されているため画素中の有
効な表示部分の面積が狭い場合でも有効に集光すること
によりより明るい投射像を達成できる。
In the projection type liquid crystal display device of the present invention,
Since a reflective liquid crystal display element is used as a display element, light reciprocates in the electro-optical functional layer, so that the driving voltage is the same as in the transmissive configuration, but a high scattering ability is achieved in the scattering state. In addition, the first light collecting means and the second
Since the light collecting means is formed for each pixel, a brighter projected image can be achieved by effectively collecting light even when the effective display area in the pixel is small.

【0089】また、コントラスト比は表示素子への入射
光の指向性及び投射光の指向性に依存し、指向性の高い
ほどコントラスト比は高い値を示す。
Further, the contrast ratio depends on the directivity of the incident light to the display element and the directivity of the projected light, and the higher the directivity, the higher the contrast ratio.

【0090】図24、図25において、投射光学系の第
2の絞りを光源光学系の第1の絞りの共役像と一致させ
ているため、反射型液晶表示素子の透過光の内投射光学
系を通過してスクリーン等へ投射される出射光の指向性
を表す集光角δは入射光の分散角平均値θm に等しい。
24 and 25, since the second diaphragm of the projection optical system is made to coincide with the conjugate image of the first diaphragm of the light source optical system, the internal projection optical system of the transmitted light of the reflection type liquid crystal display element. The converging angle δ representing the directivity of the outgoing light that passes through and is projected on the screen or the like is equal to the average dispersion angle θm of the incident light.

【0091】したがって、集光角θm に応じて例えば図
26に示したように投射像のコントラスト比が変化す
る。ただし、表示素子入射時の入射光分散角と第1の集
光性手段1及び第2の集光性手段2を経て電気光学機能
層4に達した時の分散角とは異なるため、コントラスト
比の絶対値は異なるが図26に示された傾向は同じであ
る。
Therefore, the contrast ratio of the projected image changes as shown in FIG. 26, for example, according to the converging angle θm. However, since the incident light divergence angle when entering the display element and the divergence angle when reaching the electro-optical functional layer 4 through the first light-collecting means 1 and the second light-collecting means 2, the contrast ratio is different. Although the absolute values of are different, the tendency shown in FIG. 26 is the same.

【0092】開口部がHx・Hy の長方形の第1の絞りを
用いて分散角θx 、θy を規定する場合、X−Z面内の
分散角θx を一定として第1の集光性手段及び第2の集
光性手段による画素集光性を保ったまま分散角θy のみ
を変えることによって分散角平均値θm を変化させるこ
とが可能である。即ち、第1の開口絞りの及び第2の開
口絞りのHx を一定として、Hy のみを可変となるよう
にすればよい。
When the dispersion angles θx and θy are defined by using the rectangular first diaphragm having an opening of Hx · Hy, the dispersion angle θx in the XZ plane is kept constant and the first converging means and the first condensing means are used. It is possible to change the dispersion angle average value θm by changing only the dispersion angle θy while maintaining the pixel light condensing property by the second light condensing means. That is, Hx of the first aperture stop and Hx of the second aperture stop may be kept constant and only Hy may be made variable.

【0093】実際の光源は有限の発光長を有する発光体
のため、Hy の長さを可変として開口絞りの開口部面積
を大きく取ることにより、明るさを調整することが可能
である。すなわち、明るい環境の下ではHy を大きくし
てより明るい投射像とすることにより背景光に対するコ
ントラスト比を高く保ち、外光の僅かな暗い環境の下で
はHy を小さくして分散角θm 及び集光角δ=θm を小
さくして明るさは低下するがコントラスト比の高い投射
像を実現できる。
Since the actual light source is a light emitting body having a finite light emitting length, the brightness can be adjusted by varying the length of Hy and taking a large opening area of the aperture stop. That is, under a bright environment, Hy is increased to obtain a brighter projected image to maintain a high contrast ratio with respect to the background light, and under a dark environment with a small amount of outside light, Hy is decreased to obtain a dispersion angle θm and a light collection. By reducing the angle δ = θm, the brightness decreases but a projected image with a high contrast ratio can be realized.

【0094】次に、反射型液晶表示素子にRGBの各色
に対応した映像電気信号が印加されるとともに、空間的
に隣接するRGBの画素の組でもって1つのカラー画素
を生成する場合の第1の集光性手段と第2の集光性手段
と画素、さらにRGBの入射光に関する本発明の構成に
ついて説明する。
Next, a video electric signal corresponding to each color of RGB is applied to the reflective liquid crystal display element, and one color pixel is generated by a set of RGB pixels spatially adjacent to each other. The configuration of the present invention relating to the light collecting means, the second light collecting means, the pixel, and the RGB incident light will be described.

【0095】この場合の構成は、上述した反射型液晶表
示素子の構成と比較すると、単一の表示画素としていた
画素構成がRGB3画素に分割されて用いられる点と、
それを用いた投射型表示装置において、入射光及び出射
光がRGBの各色毎に分離された光束とからなっていて
光源光学系及び投射光学系の絞りに工夫が施されている
点が特徴となる。しかし、基本的原理及び構成は上述し
た説明と同様である。
In this case, as compared with the structure of the reflection type liquid crystal display element described above, the pixel structure used as a single display pixel is divided into three RGB pixels for use.
A projection type display device using the same is characterized in that incident light and emitted light are composed of light beams separated for each color of RGB, and a stop of a light source optical system and a projection optical system is devised. Become. However, the basic principle and configuration are the same as those described above.

【0096】図27(基板配置の斜視図)と図28(X
−Z軸断面図)に第1の集光性手段及び第2の集光性手
段としてシリンドリカル形状のマイクロレンズアレイを
レンチキュラー構造として用いた場合が示され、図29
(基板配置の斜視図)と図30(X−Z軸断面図)と図
31(Y−Z軸断面図)に第1の集光性手段及び第2の
集光性手段としてRGB画素毎にマイクロレンズアレイ
を用いた場合を示している。
FIG. 27 (perspective view of substrate arrangement) and FIG. 28 (X
29 shows a case where a cylindrical microlens array is used as a lenticular structure as the first light-collecting means and the second light-collecting means.
FIG. 30 (XZ axis sectional view) and FIG. 31 (YZ axis sectional view) (perspective view of substrate arrangement) are shown for each RGB pixel as a first light collecting means and a second light collecting means. The case where a microlens array is used is shown.

【0097】図32(基板配置の斜視図)と図33(X
−Z軸断面図)に第2の集光性手段としてシリンドリカ
ル形状のマイクロ集光鏡アレイをレンチキュラー構造と
して用いた場合を示している。いずれも、1つのカラー
画素を生成するRGB画素の1組に対して1対の第1の
集光性手段と第2の集光性手段が対応している。
FIG. 32 (perspective view of substrate arrangement) and FIG. 33 (X
(Z-axis cross-sectional view) shows a case where a cylindrical micro-condensing mirror array is used as the lenticular structure as the second condensing means. In each case, a pair of the first light condensing means and the second light condensing means correspond to one set of RGB pixels that generate one color pixel.

【0098】その基本構成要素の拡大断面図を図34及
び図35に示す。ここで、RGB各色の入射光及び出射
光の主光線をも示した。即ち、反射型液晶表示素子への
入射光の光軸がRGBの各色光で異なり、図36中に示
すようにX−Z軸面内で角度αだけ光軸が傾斜するよう
に設定する。本図ではG光に対してR・B光が各々±α
光軸が傾斜した場合を示している。
An enlarged sectional view of the basic constituent elements is shown in FIGS. 34 and 35. Here, the chief rays of incident light and emitted light of each color of RGB are also shown. That is, the optical axis of the light incident on the reflective liquid crystal display element is different for each color light of RGB, and the optical axis is set to be inclined by the angle α in the XZ axis plane as shown in FIG. In this figure, R and B light are ± α for G light.
The case where the optical axis is inclined is shown.

【0099】また、素子内のRGB光軸傾斜角αと素子
外のRGB光軸傾斜角αo とはスネルの法則の屈折則に
より、sin(αo )=n・sin(α)で関係付けら
れる。本発明の説明において、両者の相異を明記せずに
全てαで記述するが実際にはスネル則に従い、素子外と
素子内での傾斜角αは異なっている。
The RGB optical axis tilt angle α inside the element and the RGB optical axis tilt angle α o outside the element are related by sin (α o ) = n · sin (α) according to Snell's law of refraction. To be In the description of the present invention, all of them are described by α without specifying the difference between them, but in reality, the inclination angle α is different between the outside and inside of the element according to Snell's law.

【0100】その結果、X−Z軸面で反射型液晶表示素
子へ垂直に入射したG光はRGB3画素の中心域に第1
の集光性手段で集光され、それに対して±αだけ光軸が
傾斜したR光とB光の入射光はそれぞれ両側の画素に集
光する。
As a result, the G light which is vertically incident on the reflection type liquid crystal display element on the XZ axis plane is firstly reflected in the central region of the RGB 3 pixels.
The incident light of R light and B light whose optical axes are inclined by ± α with respect to the light is collected by the pixels on both sides.

【0101】このとき、第1の集光性手段の焦点距離f
1 と第2の集光性手段の焦点距離f2 は略等しいととも
に主点間の距離tにいずれも略等しいことは前述の場合
と同じである。集光性手段の各要素(マイクロレンズや
集光鏡)のX−Z軸面における幅はRGB画素の組の幅
Cと等しく、図においてはRGB個々の画素の幅bがい
ずれも等しくかつRGB画素の表示部の幅となる画素電
極の長さaが等分配置されている場合が示されている。
R、G及びBの各光束はそれぞれ対応せしめられた画素
電極に導かれるように設けられている。このとき、傾斜
角αと第1の集光性手段、2の主点間距離t(=f1
2 )とRGB画素の幅bとの間で次の(5)式の関係
を満足することが好ましい。ただし、式中のαは基板中
の角度を示す。
At this time, the focal length f of the first light collecting means is
As in the case described above, the focal lengths f 2 of 1 and the second light converging means are substantially equal to each other and are substantially equal to the distance t between the principal points. The width of each element (microlens or condensing mirror) of the light converging means in the XZ axis plane is equal to the width C of the set of RGB pixels, and in the figure, the width b of each pixel of RGB is equal and RGB. The case where the length a of the pixel electrode, which is the width of the display portion of the pixel, is evenly arranged is shown.
The R, G, and B luminous fluxes are provided so as to be guided to the corresponding pixel electrodes. At this time, the inclination angle α and the distance between the principal points of the first light-collecting means 2 and t (= f 1 =
It is preferable that the relationship of the following expression (5) is satisfied between f 2 ) and the width b of the RGB pixel. However, α in the formula indicates the angle in the substrate.

【0102】[0102]

【数3】b=t×tan(α) ……………(5)。## EQU3 ## b = t × tan (α) (5).

【0103】また、各RGBの色光のX−Z軸面内にお
ける分散角θRx、θGx、θBx(本例では全て等しくθRG
Bxとする)と、集光性手段によって集光されたX−Z軸
面内における光束の幅wR 、wG 、wB (本例では全て
等しくwRGB とする)は(1)式同様に、次の(6)式
で記述される。
Further, the dispersion angles θRx, θGx, θBx of the RGB color lights in the X-Z axis plane (in this example, all are equal θRG
Bx) and the widths wR, wG, wB of the light fluxes in the XZ axis plane condensed by the condensing means (all of which are equal in this example, wRGB) are given by the following equation (1): It is described by the equation (6).

【0104】[0104]

【数4】wRGB =t×tan(θRGBx)……(6)。## EQU00004 ## wRGB = t.times.tan (.theta.RGBx) (6).

【0105】したがって、RGBの各色光がその色に対
応した映像信号が印加された画素に集光され、隣接画素
に混入し色純度の劣化を引き起こさないためには、wRG
B はb以下であることが好ましい。また、非動作画素部
分で光を損失させないためにはwRGB がa以下であるこ
とがさらに好ましい。
Therefore, in order to prevent the RGB color lights from being condensed on the pixel to which the image signal corresponding to the color is applied and being mixed into the adjacent pixel to cause the deterioration of the color purity, wRG
B is preferably b or less. Further, it is more preferable that wRGB is a or less so that light is not lost in the non-operating pixel portion.

【0106】[0106]

【数5】wRGB ≦b ……………………… (7)、 wRGB ≦a ……………………… (8)。[Formula 5] wRGB ≤ b ……………… (7), wRGB ≤ a ……………… (8).

【0107】(5)〜(8)式より、各RGBの色光の
分散角θRGBxが各色の光軸の傾斜角α以下であることが
必要条件であることが解る。このような条件が満たされ
るようにRGBの各式光入射角及び反射型液晶表示素子
の構成を設計する。本例ではX−Z軸断面について示し
たが、Y−Z軸断面については上述した図13あるいは
図14と同様である。
From the equations (5) to (8), it is understood that it is a necessary condition that the dispersion angle θRGBx of the color light of each RGB is equal to or less than the inclination angle α of the optical axis of each color. The RGB light incident angles and the configuration of the reflective liquid crystal display element are designed so that such conditions are satisfied. In this example, the XZ axis cross section is shown, but the YZ axis cross section is the same as in FIG. 13 or FIG. 14 described above.

【0108】次に、図34及び図35に示したRGBの
入射光を生成する光学系の配置例を図36と図37に示
す。
Next, FIGS. 36 and 37 show examples of the arrangement of the optical system for generating the RGB incident light shown in FIGS. 34 and 35.

【0109】反射型液晶表示素子のX−Z軸面内におい
て、図38に示したようにRGBが空間的に分離配置さ
れた3色光源(図37の符号21に相当する)が反射型
液晶表示素子20の光入射側に置かれ、そこからに発散
する光が反射型液晶表示素子の前面に配置された集光レ
ンズ9によって平行光化され、RGBの各色毎に光軸が
傾斜して反射型表示素子へと入射する。反射層で正規反
射されたRGB光は同一の集光レンズ9によって集光さ
れ、再び図38に示すような3色の光源像に略等しく、
共役像であるRGBが空間的に分離配置された3色光源
像22として形成される。
In the XZ axis plane of the reflective liquid crystal display element, the three-color light source (corresponding to reference numeral 21 in FIG. 37) in which RGB is spatially separated as shown in FIG. 38 is a reflective liquid crystal. The light which is placed on the light incident side of the display element 20 and which diverges therefrom is collimated by the condenser lens 9 arranged on the front surface of the reflective liquid crystal display element, and the optical axis is inclined for each color of RGB. It is incident on the reflective display element. The RGB light that is normally reflected by the reflection layer is condensed by the same condenser lens 9, and is again substantially equal to the light source image of three colors as shown in FIG.
RGB, which is a conjugate image, is formed as a three-color light source image 22 spatially separated and arranged.

【0110】本例では反射型液晶表示素子の構成が図2
7あるいは図28に示したような、Y軸方向に沿ってレ
ンチキュラー構造を有する第1の集光性手段及び第2の
集光性手段を想定した場合であり、RGBの3色光源は
集光レンズ9とその焦点距離F程度離れた位置に置かれ
ている。
In this example, the structure of the reflective liquid crystal display element is shown in FIG.
7 or 28 is a case where the first light collecting means and the second light collecting means having a lenticular structure along the Y-axis direction are assumed, and the RGB three color light sources collect light. The lens 9 and the lens 9 are placed at a position apart from each other by a focal length F.

【0111】図38に示したRGB光源の共役像が第1
の集光性手段によって電気光学機能層近傍のRGB画素
電極に生成されるため、効率よくRGB画素電極部分に
RGBの各色が集光されるためにはhx 及びBも前述の
b及びwRGB について示された(5)〜(8)式に対応
した後述する関係式が適用される。
The conjugate image of the RGB light source shown in FIG. 38 is the first
Is generated on the RGB pixel electrodes in the vicinity of the electro-optical function layer by the light condensing means, so that hx and B are also shown for b and wRGB described above in order to efficiently collect the RGB colors on the RGB pixel electrode portions. The relational expressions to be described later corresponding to the expressions (5) to (8) are applied.

【0112】特に、反射型液晶表示素子の電気光学機能
層として透過散乱型液晶を用いた場合、RGBの各色に
ついてシュリーレン光学系を構なすることにより散乱光
を効率よく除去できるため、色純度の向上及び高いコン
トラスト比が達成される。具体的には、透過散乱型液晶
が透明状態の時、集光レンズ9によって光出射側にRG
B3色光源の共役像が生成されるが、その位置に図38
に示したRGB3色光源に対応した形状でRGBの各ス
ペクトル光をのみを透過するフィルターを設置する。
In particular, when a transmission / scattering type liquid crystal is used as the electro-optical functional layer of the reflection type liquid crystal display element, scattered light can be efficiently removed by constructing a Schlieren optical system for each color of RGB, so that the color purity can be improved. An improvement and a high contrast ratio are achieved. Specifically, when the transmission / scattering type liquid crystal is in a transparent state, the condenser lens 9 causes the RG to go to the light emission side.
A conjugate image of the B3 color light source is generated, and FIG.
A filter which has a shape corresponding to the RGB three-color light source shown in (1) and which transmits only the RGB spectrum light is installed.

【0113】具体的には、略495nm以下の波長光を
通過し略495nm以上の長波長可視光を反射するフィ
ルタをB用に、略510nm以上570nm以下の波長
光を通過しそれ以外の可視光を反射するフィルタをG用
に、略585nm以上の波長光を通過し略585nm以
下の可視光を反射するフィルタをR用に用いる。RGB
各色の分光特性を図45に示す。
Specifically, for B, a filter that transmits light having a wavelength of approximately 495 nm or less and reflects long-wavelength visible light of approximately 495 nm or more is used, and light having a wavelength of approximately 510 nm or more and 570 nm or less is transmitted and other visible light is transmitted. Is used for G, and a filter for transmitting visible light of about 585 nm or less and reflecting visible light of about 585 nm or less is used for R. RGB
FIG. 45 shows the spectral characteristics of each color.

【0114】各RGB色の入射光の分散角θRGBx(X−
Z軸面内)、θRGBy(Y−Z軸面内)及び各光軸の傾斜
角αと図38に示したRGB光源の大きさや形状と集光
レンズ9の焦点距離Fとの関係は次の(9)〜(11)
式でまとめられる。ここで、hx とhy は各RGB光源
のX軸及びY軸方位の長さを表し、Bは隣合うRGB光
源中心間のX軸方位の距離を表す。
Dispersion angle of incident light of each RGB color θRGBx (X−
The relationship between the Z-axis plane), θRGBy (Y-Z-axis plane), the inclination angle α of each optical axis, the size and shape of the RGB light source shown in FIG. 38, and the focal length F of the condenser lens 9 is as follows. (9)-(11)
It is summarized by the formula. Here, hx and hy represent the X-axis and Y-axis azimuth lengths of the respective RGB light sources, and B represents the X-axis azimuth distance between adjacent RGB light source centers.

【0115】[0115]

【数6】 tan(θRGBx)=hx /F ……………………(9)、 tan(θRGBy)=hy /F ……………………(10)、 tan(α) =B/F ……………………(11)。Tan (θRGBx) = hx / F ……………… (9), tan (θRGBy) = hy / F ……………… (10), tan (α) = B / F …………………… (11).

【0116】また、各RGB光源の面積はhx・hy であ
り、各RGB色の入射光の分散角平均値θRGBmは次の
(12)式で定義される。
The area of each RGB light source is hx · hy, and the dispersion angle average value θRGBm of the incident light of each RGB color is defined by the following equation (12).

【0117】[0117]

【数7】 tan(θRGBm)=2(hx・hy )1/2 /F …(12)。Tan (θRGBm) = 2 (hx · hy) 1/2 / F (12)

【0118】したがって、分散角θRGBxと分散角平均値
θRGBmは発光部のX軸方位長hx とY軸方位長hy 及び
集光レンズの焦点距離Fを選ぶことにより決められる。
次に、RGB3色光源の構成例及びRGB毎に効率よく
散乱光を除去する構成例について説明する。
Therefore, the dispersion angle θRGBx and the dispersion angle average value θRGBm are determined by selecting the X-axis azimuth length hx and the Y-axis azimuth length hy of the light emitting section and the focal length F of the condenser lens.
Next, a configuration example of the RGB three-color light source and a configuration example of efficiently removing scattered light for each RGB will be described.

【0119】第1の構成例として、図24及び図25に
示すように、第1の絞り17と第2の絞り18の近傍に
図38に示す大きさ、形状の開口部を有し、前述の分光
特性を有する透過型の第1のフィルタ14、第2のフィ
ルタ15を夫々配置する。
As a first configuration example, as shown in FIGS. 24 and 25, an opening having the size and shape shown in FIG. 38 is provided in the vicinity of the first diaphragm 17 and the second diaphragm 18, and The transmission-type first filter 14 and the second filter 15 having the spectral characteristic of are arranged respectively.

【0120】白色光源である光源11から出射された白
色光は集光鏡12で集光された後、第1のフィルタ14
によって二次的なRGB3色光源となる。一方、集光レ
ンズ9によって表示素子を通過したRGB光が集光され
て第1のフィルタ14の共役像が結像される位置に第2
のフィルタ15を配置することにより表示素子で散乱さ
れた光はRGB色光毎に排除され、高いコントラスト比
の投射像が得られる。
The white light emitted from the light source 11 which is a white light source is condensed by the condenser mirror 12, and then the first filter 14
Is a secondary RGB three-color light source. On the other hand, the RGB light that has passed through the display element is condensed by the condenser lens 9, and the second image is formed at the position where the conjugate image of the first filter 14 is formed.
By disposing the filter 15 of, the light scattered by the display element is excluded for each of the RGB color lights, and a projection image with a high contrast ratio is obtained.

【0121】このとき、第1の絞り17及び第2の絞り
18の開口部のY軸方位の長さを可変とする機構を設け
ることにより、第1のフィルタ14及び第2のフィルタ
15のhy を調整できるすれば、分散角θRGBxは一定の
まま分散角平均値θRGBmのみを可変にすることが可能で
ある。
At this time, by providing a mechanism for varying the length of the apertures of the first diaphragm 17 and the second diaphragm 18 in the Y-axis direction, the hy of the first filter 14 and the second filter 15 is changed. If the dispersion angle θRGBx can be adjusted, only the dispersion angle average value θRGBm can be made variable while the dispersion angle θRGBx remains constant.

【0122】実際の光源は有限の発光長を有する発光体
のため、hy の長さを可変とすることにより、明るさを
調整することが可能である。すなわち、明るい環境の下
ではhy を大きくしてより明るい投射像とすることによ
り背景光に対するコントラスト比を高く保ち、外光の僅
かな暗い環境の下ではhy を小さくして分散角θRGBm及
び集光角δ=θRGBmを小さくして明るさは低下するがコ
ントラスト比の高い投射像を実現できる。
Since the actual light source is a light emitting body having a finite light emitting length, it is possible to adjust the brightness by making the length of hy variable. That is, in a bright environment, the hy is increased to obtain a brighter projected image to maintain a high contrast ratio with respect to the background light, and in a dark environment with a small amount of outside light, the hy is decreased to obtain a dispersion angle θRGBm and a light collection. By reducing the angle δ = θRGBm, the brightness decreases but a projected image with a high contrast ratio can be realized.

【0123】また、光源系に関する第2の構成例とし
て、図24及び図25に示した第1のフィルタ14の代
わりにRGBの各色光を反射するダイクロイックミラー
16がX−Z軸面内でα/2の角度をなして配置され、
第1の絞り17から放出された白色光がダイクロイック
ミラー面で反射分光されRGB光源となって、反射型液
晶表示素子へと放出される(図39〜42)。TR、T
G、TBのビームスプリッター面がダイクロイックミラ
ー16の光出射側に形成されている。ダイクロイックミ
ラー16のRGB各色の分光特性を図46に示す。
As a second configuration example relating to the light source system, instead of the first filter 14 shown in FIGS. 24 and 25, the dichroic mirror 16 for reflecting each color light of RGB is α in the XZ plane. Arranged at an angle of / 2,
The white light emitted from the first diaphragm 17 is reflected and separated by the surface of the dichroic mirror, becomes an RGB light source, and is emitted to the reflective liquid crystal display element (FIGS. 39 to 42). TR, T
The beam splitter surfaces of G and TB are formed on the light emitting side of the dichroic mirror 16. FIG. 46 shows the spectral characteristics of the RGB colors of the dichroic mirror 16.

【0124】図39及び図40に、ダイクロイックミラ
ー(配置角度が異ならしめられたTR 、TG 及びTB の
ミラー面を備えている)と錐体状プリズムとが一体化さ
れた光学素子16を第1の開口絞り17の近傍に設けた
場合を示す。このような構成により、第1の絞り17の
開口をhx・hy の長方形としておけば、表示素子側から
光源系を見れば図37の符号21(図36では符号22
と重なる位置)に対応したRGB光源が配置されている
ことに相当する。図39及び図40には頂角が180°
以下の凸型錐体状プリズムが示されるが、図41及び図
42のように頂角が180°以上の凹型錐体状プリズム
でもよい。
FIGS. 39 and 40 show a first optical element 16 in which a dichroic mirror (having mirror surfaces of TR, TG and TB whose arrangement angles are different) and a cone-shaped prism are integrated. The case where it is provided in the vicinity of the aperture stop 17 is shown. With such a configuration, if the opening of the first diaphragm 17 is formed as a rectangle of hx · hy, and the light source system is viewed from the display element side, reference numeral 21 in FIG. 37 (reference numeral 22 in FIG. 36).
It corresponds to the arrangement of RGB light sources corresponding to the position (overlapping position). 39 and 40, the apex angle is 180 °
The following convex conical prisms are shown, but concave conical prisms having an apex angle of 180 ° or more as shown in FIGS. 41 and 42 may be used.

【0125】このとき、投射光学系側の第2のフィルタ
14は図38と同じ形態で構わないし、あるいは図39
及び図40と同様にRGB反射色合成用のダイクロイッ
クミラー(この場合は錐体状プリズムを用いない)を用
いてRGB光を白色光に合成した後第2の絞り18を設
置してもよい。
At this time, the second filter 14 on the projection optical system side may have the same form as that of FIG. 38, or FIG.
Also, as in FIG. 40, the second diaphragm 18 may be installed after the RGB light is combined into white light using a dichroic mirror for combining RGB reflected colors (in this case, a cone-shaped prism is not used).

【0126】この光源系に関する第2の構成例で説明し
たダイクロイックミラーを用いることにより、第1の構
成例に比べて光の利用効率を高くできるため好ましい。
この場合の、投射型液晶表示装置310の全体の配置の
一例を図43及び図44に示す。
It is preferable to use the dichroic mirror described in the second configuration example relating to this light source system because the light utilization efficiency can be increased as compared with the first configuration example.
An example of the overall arrangement of the projection type liquid crystal display device 310 in this case is shown in FIGS. 43 and 44.

【0127】以上の説明では、便宜上RGBの3色光源
形状hx 、hy が各色ともに同じ、即ち出射光の分散角
がRGB色毎にほぼ同じ場合を想定したが、RGBの3
色光源形状hx 、hy が各色毎に異なる即ち出射光の分
散角及び投射光学系の集光角がRGB色毎に異なるよう
に設定しても構わない。
In the above description, it is assumed that the RGB three-color light source shapes hx and hy are the same for each color, that is, the dispersion angle of the emitted light is substantially the same for each RGB color.
The color light source shapes hx and hy may be set to be different for each color, that is, the dispersion angle of the emitted light and the converging angle of the projection optical system may be set to be different for each RGB color.

【0128】RGB色毎のコントラスト比を調整した
り、RGBの色バランスを調整する必要がある場合はR
GBの3色光源形状hx 、hy を色毎に異なるようにす
ることが好ましい。以下に本発明の具体的な構成及びそ
の特性に関する実施例を記載する。
If it is necessary to adjust the contrast ratio for each of the RGB colors or the RGB color balance, R
It is preferable that the GB three-color light source shapes hx and hy be different for each color. Examples of specific configurations and characteristics of the present invention will be described below.

【0129】[0129]

【実施例1】図3及び図4に示した反射型液晶表示素子
の構成を有する実施例1を以下に説明する。まず、図4
7にその一部の断面図を示す。本実施例では、画素を形
成するITOなどの透明電極毎にTFTが形成されたア
クティブマトリックス駆動基板5と透明電極が表示面全
体に形成された後方透光性対向基板63とを用い、シー
ル材を塗布して一定の空間ギャップを有するセルを作製
する。
EXAMPLE 1 Example 1 having the structure of the reflective liquid crystal display element shown in FIGS. 3 and 4 will be described below. First, FIG.
7 shows a partial sectional view thereof. In this embodiment, an active matrix drive substrate 5 in which a TFT is formed for each transparent electrode such as ITO forming a pixel and a rear translucent counter substrate 63 in which a transparent electrode is formed on the entire display surface are used, and a sealing material is used. Is applied to prepare a cell having a constant space gap.

【0130】アクティブマトリックス駆動基板5はガラ
ス基板上にTFTアレイ81と電極配線82、(ゲート
電極及び/又は信号電極)が形成されたアクティブマト
リックス基板である。本実施例で反射型基板とするため
に、この通常の透過型画素電極を有するアクティブマト
リックスアレイの表示面全面に電気的に絶縁体である光
学的膜厚(屈折率×膜厚)が100〜200nm程度の
屈折率2. 3のTiO2 と屈折率1. 45のSiO2
を交互に20層程度積層し、誘電体多層膜ミラーを反射
層3として作製することにより、可視波長域に対して9
0%以上の反射率が得られる。
The active matrix drive substrate 5 is an active matrix substrate having a TFT array 81 and electrode wirings 82 (gate electrodes and / or signal electrodes) formed on a glass substrate. In order to use the reflective substrate in this embodiment, the optical film thickness (refractive index × film thickness), which is an electrically insulating material, is 100 to 100 over the entire display surface of the active matrix array having the normal transmissive pixel electrodes. by the refractive index of about 200 nm 2. and TiO 2 of 3 and SiO 2 having a refractive index of 1.45 and thickness of approximately 20 layers alternately, to prepare a dielectric multilayer mirror as the reflective layer 3, with respect to the visible wavelength range 9
A reflectance of 0% or more is obtained.

【0131】このとき、光入射側のTFT上に誘電体多
層膜ミラーから構成される反射層3を介してアイランド
状の遮光膜(ブラックマトリックス:BM)を形成する
ことにより強照度の入射光に対してもトランジスタ特性
が変化しないようにすることが好ましい。さらに、アク
ティブマトリックス基板5のガラス裏面での反射戻り光
や入射光を遮断するため、ガラス裏面に黒色塗料により
光遮断層51を形成する。
At this time, by forming an island-shaped light-shielding film (black matrix: BM) on the light-incident side TFT through the reflective layer 3 composed of a dielectric multilayer film mirror, incident light of high illuminance can be obtained. It is preferable that the transistor characteristics do not change even when compared with the above. Further, in order to block reflected return light and incident light on the glass back surface of the active matrix substrate 5, a light blocking layer 51 is formed on the glass back surface with black paint.

【0132】上述した光入射側透光性基板の具体例であ
る透光性対向基板(ガラス基板)6のITO成膜面側に
は第1の集光性手段1としてマイクロレンズアレイが形
成されている。その集光性は図3に示したようにX−Z
軸面内にのみあるシリンドリカルレンズを並列にならべ
たレンチキュラー構造とする。
A microlens array is formed as the first light converging means 1 on the ITO film formation surface side of the transparent counter substrate (glass substrate) 6 which is a specific example of the light incident side transparent substrate. ing. Its condensing property is X-Z as shown in FIG.
It has a lenticular structure in which cylindrical lenses that are only in the axial plane are arranged in parallel.

【0133】マイクロレンズアレイの構造は、屈折率が
異なる界面での屈折を利用した凸レンズ形状のものとガ
ラス基板の深さ方向に屈折率が分布した平板型マイクロ
レンズアレイとがある。本実施例では平板型マイクロレ
ンズアレイを用いる。その製法は公知のフォトリソグラ
フィー技術とイオン交換プロセスにより作製することが
できる。
The structure of the microlens array includes a convex lens shape utilizing refraction at an interface having a different refractive index and a flat plate type microlens array in which the refractive index is distributed in the depth direction of the glass substrate. In this embodiment, a flat plate type microlens array is used. The manufacturing method can be manufactured by a known photolithography technique and an ion exchange process.

【0134】さらに、マイクロレンズアレイの形成され
た基板ガラス表面に図47に示したように微細な凹凸7
1を形成し、その上に透明電極(ITO)を成膜したも
のを対向基板として用いる。微細な凹凸はサンドブラス
ト法により表示面に形成するが、シール材を塗布する面
はフラットな面のままとする。
Further, as shown in FIG. 47, fine unevenness 7 is formed on the surface of the substrate glass on which the microlens array is formed.
1 is formed and a transparent electrode (ITO) is formed thereon to be used as a counter substrate. The fine irregularities are formed on the display surface by the sandblast method, but the surface to which the sealing material is applied is left flat.

【0135】この微細な凹凸はITO界面でのフレネル
正規反射光を散乱光とし投射レンズの開口部を通過させ
ないでスクリーンに到達するのを有効に防ぐためのもの
で、凹凸のピッチは表示画素より充分小さいが光学的散
乱を起こす程度の大きさとし、深さは数μm以下とす
る。
The fine irregularities are for effectively preventing Fresnel regular reflection light at the ITO interface from reaching the screen as scattered light without passing through the aperture of the projection lens. It is small enough, but large enough to cause optical scattering, and the depth is several μm or less.

【0136】また、第2の集光性手段も第1の集光性手
段と同様の平板型マイクロレンズアレイを用いガラス基
板である前方光入射側透光性基板61に形成される。た
だし、この基板表面には微細な凹凸を形成する必要はな
く、後方光入射側透光性基板63と前方光入射側透光性
基板61とは光学接着剤62で接合し一体化して用いれ
ばよい。このとき、反射型液晶表示素子の光入射側基板
と空気との界面には、そのフレネル反射光を低減するた
めに通常の反射防止膜を成膜する。
The second light collecting means is also formed on the front light incident side transparent substrate 61, which is a glass substrate, by using the same flat plate type microlens array as the first light collecting means. However, it is not necessary to form fine irregularities on the surface of the substrate, and the rear light incident side translucent substrate 63 and the front light incident side translucent substrate 61 may be integrally bonded by using an optical adhesive 62. Good. At this time, a normal antireflection film is formed on the interface between the light-incident side substrate of the reflective liquid crystal display element and the air in order to reduce the Fresnel reflected light.

【0137】透過散乱型の液晶表示素子を反射型で用い
ることにより、LCPC層を光が往復するため、散乱能
が透過型に比べて飛躍的に向上し、その結果、同じ集光
角であれば投射画像のコントラスト比が向上し、コント
ラスト比が同じになるよう集光角を大きな値に設定すれ
ば投射像がさらに明るくなる。
By using the transmissive / scattering type liquid crystal display element as the reflective type, the light reciprocates through the LCPC layer, so that the scattering ability is dramatically improved as compared with the transmissive type. For example, the contrast ratio of the projected image is improved, and if the converging angle is set to a large value so that the contrast ratio is the same, the projected image becomes brighter.

【0138】また、誘電体多層膜ミラーの構成として、
TiO2 /SiO2 の組み合わせ以外にTa25 /S
iO2 やSi/SiO2 等の高低屈折率誘電体の交互多
層膜でもよい。屈折率差が大きな材料の組み合わせほど
高い反射率及び広い反射波長帯域が得られやすい。ま
た、誘電体材料の抵抗率は1010Ω/cm2 以上である
ことが好ましい。
As the structure of the dielectric multilayer mirror,
In addition to the combination of TiO 2 / SiO 2 , Ta 2 O 5 / S
Alternate multilayer films of high-low refractive index dielectrics such as iO 2 and Si / SiO 2 may be used. The higher the reflectance and the wider reflection wavelength band are likely to be obtained, the more the combination of materials having a large difference in refractive index. Further, the resistivity of the dielectric material is preferably 10 10 Ω / cm 2 or more.

【0139】このようにして作製されたアクティブマト
リックス基板5と、前方光入射側透光性基板61と、後
方光入射側透光性基板63とを用い、セルギャップを6
〜16μm程度のある一定値に保つようにスペーサを画
面内に散布し、シール材を塗布してセル化する。そし
て、セル中に液晶と高分子の混合液を注入し、紫外線を
照射して高分子を硬化せしめて樹脂とし、液晶相と樹脂
相とが複合されたLCPC層を形成する。特に、高分子
を用いて形成したものを液晶/高分子複合体と呼ぶ。そ
して透過散乱型の液晶表示素子とした。
The active matrix substrate 5 thus manufactured, the front light incident side transparent substrate 61, and the rear light incident side transparent substrate 63 are used, and the cell gap is 6
Spacers are dispersed in the screen so as to maintain a constant value of about 16 μm, and a sealing material is applied to form cells. Then, a mixed liquid of liquid crystal and polymer is injected into the cell, and the polymer is cured by irradiation with ultraviolet rays to form a resin, thereby forming an LCPC layer in which a liquid crystal phase and a resin phase are combined. In particular, what is formed using a polymer is called a liquid crystal / polymer composite. Then, a transmission / scattering type liquid crystal display device was obtained.

【0140】この液晶表示素子500の表示部は対角
3. 15インチサイズ、画素サイズは100μm×10
0μmで、横640画素×縦480画素からなり、TF
Tアレイの開口率は49%(75μm×67μm)であ
る。
The display portion of this liquid crystal display device 500 has a diagonal size of 3.15 inches and a pixel size of 100 μm × 10.
0 μm, consisting of 640 horizontal pixels × 480 vertical pixels, TF
The aperture ratio of the T array is 49% (75 μm × 67 μm).

【0141】第1の集光性手段と第2の集光性手段の平
板型マイクロレンズアレイのピッチbは画素サイズに等
しく100μmで、その焦点距離は前方光入射側透光性
基板61又は後方光入射側透光性基板63の主たる構成
要素であるガラス基板の各々の板厚1. 0mmに相当す
る。
The pitch b of the flat plate type microlens arrays of the first light collecting means and the second light collecting means is equal to the pixel size and is 100 μm, and the focal length thereof is the front light incident side transparent substrate 61 or the rear side. Each of the glass substrates, which is a main component of the light incident side transparent substrate 63, corresponds to a plate thickness of 1.0 mm.

【0142】このような反射型液晶表示素子に、X−Z
軸面内で分散角θx (空気)=6°の平行光が入射した
時、ガラス基板で屈折後分散角θx (ガラス)=sin
-1{sin(6°)/1. 5}=4°となるため、反射
画素電極面においてX−Z軸面内での画素長100μm
に対応した平板型マイクロレンズアレイから入射した光
は式(1)より、w=1. 0×tan(4°)=70μ
mに集光される。
Such a reflection type liquid crystal display device is provided with X-Z
When parallel light with a dispersion angle θx (air) of 6 ° is incident on the axial plane, the dispersion angle θx (glass) after refraction on the glass substrate = sin
Since −1 {sin (6 °) /1.5} = 4 °, the pixel length is 100 μm in the XZ axis plane on the reflective pixel electrode surface.
From the formula (1), the light incident from the flat plate type microlens array corresponding to is w = 1.0 × tan (4 °) = 70μ
It is focused on m.

【0143】したがって、開口率49%は実効的に67
%に向上する。それに応じて、平板型マイクロレンズア
レイの形成されていない従来のパネルに比べ光利用効率
が37%向上する。
Therefore, the aperture ratio of 49% is effectively 67.
Improve to%. Accordingly, the light utilization efficiency is improved by 37% as compared with the conventional panel in which the flat plate type microlens array is not formed.

【0144】また、平行光を画素へ集光するためLCP
C層での分散角θx (ガラス)は実質的にθx =tan
-1(0. 1/1. 0)=5. 7°すなわちθx (空気)
=8.6°となる。Y軸方位の分散角θy を10°以下
に設定すれば、100:1以上のコントラスト比が期待
できる。また、第1の絞りと第2の絞りのY軸方位の幅
Hy 、Hy'を同時に変えることにより投射像のコントラ
スト比及び明るさを調整することができる。
In addition, since the parallel light is focused on the pixel, the LCP
The dispersion angle θx (glass) in the C layer is substantially θx = tan
-1 (0.1 / 1.0) = 5.7 ° or θx (air)
= 8.6 °. If the Y-axis azimuth dispersion angle θy is set to 10 ° or less, a contrast ratio of 100: 1 or more can be expected. Further, the contrast ratio and brightness of the projected image can be adjusted by simultaneously changing the widths Hy and Hy 'in the Y-axis direction of the first diaphragm and the second diaphragm.

【0145】本実施例では、Y軸平行にデータ配線、X
軸平行にゲート配線を配置しているため、実効的な交流
電圧の印加されないゲート配線上の液晶材料は散乱状態
のままであり、暗いままの表示となっている。したがっ
て、Y軸方向には集光作用のない平板型マイクロレンズ
アレイを用い、対向基板に通常用いられる遮光膜(ブラ
ックマトリックス:BM)が形成されていなくともオフ
光量レベルの増加すなわちコントラスト比の大幅な劣化
には至らない。
In this embodiment, the data wiring and X are arranged in parallel with the Y axis.
Since the gate wiring is arranged parallel to the axis, the liquid crystal material on the gate wiring to which an effective AC voltage is not applied remains in a scattering state, and the display remains dark. Therefore, a flat plate type microlens array having no light condensing function is used in the Y-axis direction, and the off-light amount level, that is, the contrast ratio is significantly increased even if the light-shielding film (black matrix: BM) normally used for the counter substrate is not formed. It does not deteriorate.

【0146】本実施例では、反射型画素電極構造として
透過型透明電極上に誘電体多層膜ミラーを形成したもの
を用いるが、画素電極自体をITO透明電極でなくAl
金属反射電極としてもよい。
In this embodiment, a reflective type pixel electrode structure in which a dielectric multilayer mirror is formed on a transmissive transparent electrode is used, but the pixel electrode itself is not an ITO transparent electrode but Al.
It may be a metal reflective electrode.

【0147】また、対向電極面を微細な凹凸加工して反
射防止効果を持たせたが、反射防止効果は劣るが従来の
ようにITO膜を構成要素とする多層反射防止膜をガラ
ス平坦面に形成することによって界面反射を低減しても
よい。
Further, although the counter electrode surface was finely processed to have an antireflection effect, the antireflection effect is inferior, but a multilayer antireflection film having an ITO film as a constituent element is formed on the glass flat surface as in the conventional case. By forming it, interface reflection may be reduced.

【0148】[0148]

【実施例2】実施例1で示した反射型液晶表示素子のう
ち、光入射側の前方光入射側透光性基板61に設けられ
た第1の集光性手段(平板型マイクロレンズアレイ)の
形成されている面にRGB各色の線状カラーフィルタを
各シリンドリカルレンズ毎に形成する。このような構成
により反射型カラー液晶表示素子として用いる。ここで
は反射型アクティブマトリックス駆動基板と対向基板
(後方光入射側透光性基板63)とを用いてセルをまず
作製し、LCPCを光重合相分離法により形成した後、
カラーフィルタ付きの前方光入射側透光性基板61を後
方光入射側透光性基板63に接合する。
[Embodiment 2] Of the reflection type liquid crystal display element shown in Embodiment 1, the first condensing means (flat plate type microlens array) provided on the light incident side front light incident side transparent substrate 61. A linear color filter for each color of RGB is formed on each surface of the cylindrical lens for each cylindrical lens. This structure is used as a reflective color liquid crystal display device. Here, a cell is first prepared using a reflective active matrix drive substrate and a counter substrate (transparent substrate 63 on the rear light incident side), and LCPC is formed by a photopolymerization phase separation method.
The front light incident side transparent substrate 61 with a color filter is bonded to the rear light incident side transparent substrate 63.

【0149】このような構成・作製手順とすることによ
り、紫外線光重合法によりLCPCなどの液晶/樹脂複
合体を形成する場合でもカラーフィルタ層で紫外線が遮
断されることがないため、良好な特性が得られる。ま
た、カラーフィルタ基板と反射型セルとを分離して作製
できるため、歩留まり及びコストの点で有利である。
By adopting such a constitution / manufacturing procedure, even when a liquid crystal / resin composite such as LCPC is formed by an ultraviolet photopolymerization method, ultraviolet rays are not blocked by the color filter layer, so that good characteristics can be obtained. Is obtained. Further, since the color filter substrate and the reflective cell can be manufactured separately, it is advantageous in terms of yield and cost.

【0150】この場合、Y軸方向に沿ったRGB各同一
色画素電極にはRGBの各同一色の画像情報が印加さ
れ、X軸方向に隣接するRGBの組が一つのカラー画像
単位となる。
In this case, the image information of the same color of RGB is applied to the pixel electrodes of the same color of RGB along the Y-axis direction, and the group of RGB adjacent in the X-axis direction becomes one color image unit.

【0151】この液晶表示素子の表示部は対角9. 45
インチサイズ、画素サイズは(100μm×RGB)×
300μmで、横(640×RGB)画素×縦480画
素から成り、各画素の開口率は69%(75μm×27
5μm)である。第1の集光性手段と第2の集光性手段
の平板型マイクロレンズアレイのピッチbは画素サイズ
に等しく100μmで、その焦点距離は実施例1の場合
と同様に前方光入射側透光性基板61を後方光入射側透
光性基板63のガラス基板の各々の板厚1. 0mmに相
当する。
The display portion of this liquid crystal display element has a diagonal of 9.45.
Inch size, pixel size is (100 μm x RGB) x
The size is 300 μm and consists of horizontal (640 × RGB) pixels × vertical 480 pixels, and the aperture ratio of each pixel is 69% (75 μm × 27).
5 μm). The pitch b of the flat plate type microlens arrays of the first light collecting means and the second light collecting means is 100 μm, which is equal to the pixel size, and the focal length thereof is the same as in the first embodiment. The transparent substrate 61 corresponds to each of the glass substrates of the rear light incident side transparent substrate 63 having a plate thickness of 1.0 mm.

【0152】このような反射型カラー液晶表示素子に、
X−Z軸面内で分散角θx (空気)=6°の平行光が入
射した時、ガラス基板で屈折後分散角θx (ガラス)=
sin-1{sin(6°)/1. 5}=4°となるた
め、反射画素電極面においてX−Z軸面内での画素長1
00μmに対応した平板型マイクロレンズアレイから入
射した光は(1)式より、w=1. 0×tan(4°)
=70μmに集光される。
In such a reflective color liquid crystal display device,
When collimated light with a dispersion angle θx (air) of 6 ° is incident on the XZ axis plane, the dispersion angle θx (glass) after refraction on the glass substrate =
Since sin −1 {sin (6 °) /1.5} = 4 °, the pixel length of 1 in the XZ axis plane on the reflective pixel electrode surface.
The light incident from the flat plate type microlens array corresponding to 00 μm is w = 1.0 × tan (4 °) according to the equation (1).
= 70 μm.

【0153】したがって、開口率69%は実効的に92
%に向上する。それに応じて、平板型マイクロレンズア
レイの形成されていない従来のパネルに比べ光利用効率
が33%向上する。
Therefore, the aperture ratio of 69% is effectively 92.
Improve to%. Accordingly, the light utilization efficiency is improved by 33% as compared with the conventional panel in which the flat plate type microlens array is not formed.

【0154】[0154]

【実施例3】実施例1の構成において、第1の集光性手
段と第2の集光性手段に用いる平板型マイクロレンズア
レイをレンチキュラー構造ではなく図9〜図11のよう
なZ軸方向に中心対照な集光作用(屈折率分布)を有す
るものとする。さらに、第1の集光性手段の平板型マイ
クロレンズアレイと第2の集光性手段の平板型マイクロ
レンズアレイと画素はX−Z軸断面においては各レンズ
の中心軸は1軸上に揃っているが、Y−Z軸断面におい
ては第1の集光性手段の平板型マイクロレンズアレイは
第2の集光性手段の平板型マイクロレンズアレイと画素
に対して半画素だけずれて配置される。
Third Embodiment In the configuration of the first embodiment, the flat type microlens array used for the first light collecting means and the second light collecting means is not the lenticular structure but the Z-axis direction as shown in FIGS. It has a light-concentrating function (refractive index distribution) that is symmetrical to the center. Further, the flat-plate microlens array of the first light-collecting means, the flat-plate microlens array of the second light-collecting means, and the pixels have the central axes of the respective lenses aligned on one axis in the XZ cross section. However, in the YZ cross section, the flat-plate type microlens array of the first light-collecting means is displaced from the flat-plate microlens array of the second light-collecting means by a half pixel. It

【0155】第1の集光性手段と第2の集光性手段の各
平板型マイクロレンズアレイの焦点距離は実施例1と同
じで1. 0mm程度とする。他の構成は実施例1と同じ
とする。
The focal length of each flat plate type microlens array of the first light collecting means and the second light collecting means is the same as that of the first embodiment and is about 1.0 mm. Other configurations are the same as those in the first embodiment.

【0156】このような反射型液晶表示素子に、分散角
θ(空気)=6°の平行光が入射した時、ガラス基板で
屈折後分散角θ(ガラス)=sin-1{sin(6°)
/1. 5}=4°となるため、反射画素電極面において
X−Z軸及びY−Z軸面内での画素長100μmに対応
した平板型マイクロレンズアレイから入射した光は
(1)式より、w=1. 0×tan(4°)=70μm
に集光される。
When parallel light having a dispersion angle θ (air) of 6 ° is incident on such a reflective liquid crystal display element, the dispersion angle after refraction by the glass substrate is θ (glass) = sin −1 {sin (6 ° )
Since /1.5}=4°, the light incident from the flat plate type microlens array corresponding to the pixel length of 100 μm in the XZ axis and YZ axis planes on the reflective pixel electrode surface is expressed by the formula (1). Therefore, w = 1.0 × tan (4 °) = 70 μm
Is focused on.

【0157】したがって、開口率49%は実効的に92
%に大幅に向上する。それに応じて、平板型マイクロレ
ンズアレイの形成されていない従来のパネルに比べ光利
用効率が88%向上する。ここで、入射光はY−Z軸面
内において反射面に対して入射角γで入射させる。次に
γの関係式を示す。
Therefore, the aperture ratio of 49% is effectively 92.
Greatly improve to%. Accordingly, the light utilization efficiency is improved by 88% as compared with the conventional panel in which the flat plate type microlens array is not formed. Here, the incident light is made incident on the reflecting surface in the YZ axis plane at an incident angle γ. Next, the relational expression of γ is shown.

【0158】[0158]

【数8】 γ=sin-1[n・sin{tan-1(b/2t)}]=6. 1°…(13)。Γ = sin −1 [n · sin {tan −1 (b / 2t)}] = 6.1 ° (13)

【0159】[0159]

【実施例4】図7及び図8に示した反射型液晶表示素子
の第4の構成例を有する実施例を説明する。光入射側透
光性基板6として、透過性の画素電極を有する、即ち実
施例1で説明したアクティブマトリックス駆動基板で誘
電体多層膜ミラーが形成されていないものを用いる。こ
のとき、ITO画素電極は反射防止効果を得るため入射
光の主波長λ(=約550nm)に対して光学膜厚がλ
/2となるようにし基板表面は平坦化することが好まし
い。
Fourth Embodiment An embodiment having a fourth configuration example of the reflection type liquid crystal display element shown in FIGS. 7 and 8 will be described. As the light-incident-side translucent substrate 6, a substrate having a transmissive pixel electrode, that is, the active matrix driving substrate described in the first embodiment, in which no dielectric multilayer mirror is formed, is used. At this time, in order to obtain an antireflection effect, the ITO pixel electrode has an optical film thickness of λ with respect to the main wavelength λ (= about 550 nm) of incident light.
It is preferable that the surface of the substrate is flattened so that it becomes / 2.

【0160】また、光反射性基板5は第2の集光性手段
としてシリンドリカル・ミラーがレンチキュラー構造と
なるよう基板表面に形成されたものを用いる。シリンド
リカル・ミラーはガラスやセラミックス、プラスティッ
ク等の基板をエッチング加工して形成してもよいし、樹
脂を基板前面に塗布した後凸形状のシリンドリカル鏡の
型を転写して形成してもよい。
As the light-reflecting substrate 5, a second light-collecting means having a cylindrical mirror formed on the surface of the substrate so as to have a lenticular structure is used. The cylindrical mirror may be formed by etching a substrate made of glass, ceramics, plastic, or the like, or may be formed by applying a resin on the front surface of the substrate and then transferring a mold of a convex cylindrical mirror.

【0161】そして、その形状の上全面にAl等の反射
電極膜を形成するあるいは実施例1のようなITOと誘
電体多層膜ミラーを組み合わせた反射電極としてもよ
い。ここで、シリンドリカル・ミラーのピッチは第1の
集光性手段のマイクロレンズアレイ及び画素サイズと同
じ100μmとし、その曲率半径rを光入射側基板であ
るアクティブマトリックス基板5の板厚1. 0mmに相
当するようにする。他の構成は実施例1と同じである。
Then, a reflective electrode film of Al or the like may be formed on the entire surface of the shape, or the reflective electrode may be a combination of ITO and a dielectric multilayer film mirror as in the first embodiment. Here, the pitch of the cylindrical mirrors is set to 100 μm, which is the same as the microlens array and pixel size of the first light converging means, and the radius of curvature r is set to 1.0 mm as the plate thickness of the active matrix substrate 5 which is the light incident side substrate. Make it equivalent. Other configurations are the same as those of the first embodiment.

【0162】このような反射型液晶表示素子に、実施例
1と同じように入射光を照射した場合、同様の集光効果
及び実効的開口率向上が得られ、光利用効率が向上す
る。
When such a reflection type liquid crystal display element is irradiated with incident light as in the case of the first embodiment, the same condensing effect and effective improvement of the aperture ratio are obtained, and the light utilization efficiency is improved.

【0163】[0163]

【実施例5】実施例2で示した反射型カラー液晶表示素
子を備えた投射型カラー液晶表示装置の実施例を以下に
説明する。本実施例の基本的な構成は図24及び図25
の投射型カラー液晶表示装置のものと同様である。しか
し、本実施例では第1のフィルタ−14及び第2のフィ
ルター15は用いない。
[Embodiment 5] An embodiment of a projection type color liquid crystal display device provided with the reflection type color liquid crystal display element shown in the embodiment 2 will be described below. The basic configuration of this embodiment is shown in FIGS.
This is the same as that of the projection type color liquid crystal display device. However, in this embodiment, the first filter-14 and the second filter 15 are not used.

【0164】実施例2の反射型カラー液晶表示素子の前
方光入射側透光性基板(関連する図面における符号6
1)に、焦点距離180mmの平凸球面レンズ(符号
9)の平面側を光学接着剤で接合し、反射型カラー液晶
表示素子ブロックとする。この場合、光入射側透光性基
板の空気界面ではなくレンズ凸面には可視用広帯域反射
防止膜が形成されている。
The light-transmissive substrate on the front light incident side of the reflective color liquid crystal display element of Example 2 (reference numeral 6 in the related drawings)
In 1), the plane side of a plano-convex spherical lens (reference numeral 9) having a focal length of 180 mm is joined with an optical adhesive to form a reflective color liquid crystal display element block. In this case, the visible broadband antireflection film is formed on the convex surface of the lens, not on the air interface of the light-transmissive substrate.

【0165】次に、この反射型カラー液晶表示素子ブロ
ック20を、投射用光源系、投射レンズ系と組み合わせ
て、投射型カラー液晶表示装置を得る。
Next, the reflection type color liquid crystal display element block 20 is combined with a projection light source system and a projection lens system to obtain a projection type color liquid crystal display device.

【0166】投射用光源系において、光源11に250
W、アーク長5mmのメタルハライドランプを用い、コ
ールドミラー付き楕円鏡12で集光する。光源の発光部
を楕円鏡12の第1焦点近傍に配置し、楕円鏡12の第
2焦点近傍に錐体状プリズム13を配置する。
In the light source system for projection, the light source 11 has 250
A metal halide lamp with W and an arc length of 5 mm is used, and light is condensed by the elliptical mirror 12 with a cold mirror. The light emitting portion of the light source is arranged near the first focal point of the elliptic mirror 12, and the conical prism 13 is arranged near the second focal point of the elliptic mirror 12.

【0167】錐体状プリズム13は、その底面から光が
入射し頂角側に光が出射する向きとし、頂角が114°
となるように光学ガラスを加工・研磨した後、表面に反
射防止膜を形成する。さらに、錐体状プリズムの光出射
側に開口径が可変である第1の開口絞り17を設置す
る。
The cone-shaped prism 13 is oriented such that light is incident from the bottom surface thereof and is emitted to the apex angle side, and the apex angle is 114 °.
After processing and polishing the optical glass so that, the antireflection film is formed on the surface. Further, a first aperture stop 17 having a variable aperture diameter is installed on the light exit side of the conical prism.

【0168】光学系において、反射型カラー液晶表示素
子ブロック20への入射光の光軸AXと反射型カラー液
晶表示素子ブロック20からの反射光の光軸BXとの2
等分軸を中心光軸CXと定めると、中心光軸と入射光の
光軸AX及び中心光軸と反射光の光軸BXとのなす角度
γが9゜になるよう配置される。
In the optical system, the optical axis AX of the incident light on the reflective color liquid crystal display element block 20 and the optical axis BX of the reflected light from the reflective color liquid crystal display element block 20 are divided into two.
When the central axis is defined as the central optical axis CX, the central optical axis and the incident light optical axis AX and the central optical axis and the reflected light optical axis BX are arranged so that the angle γ is 9 °.

【0169】投射用光源系の楕円鏡12の第2焦点近傍
の第1の開口絞り17から放射された発散光は反射型カ
ラー液晶表示素子20に接合された集光レンズ9により
ほぼ平行光化され、反射型カラー液晶表示素子に入射す
る。反射型カラー液晶表示素子の反射面からの反射光は
再び同一の集光レンズにより集光され、楕円鏡の第2焦
点近傍の第1の開口絞り17と共役な像が楕円鏡の第2
焦点位置の第1の開口絞りに重ならない位置に生成され
る。
The divergent light emitted from the first aperture stop 17 near the second focus of the ellipsoidal mirror 12 of the projection light source system is converted into substantially parallel light by the condenser lens 9 joined to the reflective color liquid crystal display element 20. Then, the light is incident on the reflective color liquid crystal display element. The reflected light from the reflecting surface of the reflective color liquid crystal display element is condensed again by the same condenser lens, and an image conjugate with the first aperture stop 17 near the second focal point of the elliptic mirror is the second elliptic mirror.
The focus position is generated at a position that does not overlap the first aperture stop.

【0170】投射光学系は投射レンズと散乱光除去系か
らなり、散乱光を減ずる装置である開口絞りはその開口
径が可変できる構成とし、それが複数のレンズから構成
される投射レンズの内部に設置され、楕円鏡の第2焦点
位置の第1の開口絞りと共役な像が投射レンズの可変絞
り位置に対応するように投射光学系を配置した。この開
口絞りを構成要素に含む投射光学系により投射スクリー
ンに投射される。
The projection optical system is composed of a projection lens and a scattered light removing system, and an aperture stop which is a device for reducing scattered light has a structure in which its aperture diameter can be changed. The projection optical system was arranged so that an image conjugate with the first aperture stop at the second focus position of the elliptical mirror corresponds to the variable stop position of the projection lens. The image is projected on the projection screen by the projection optical system including the aperture stop as a component.

【0171】このとき、反射型カラー液晶表示素子への
入射光の指向性は、光源光学系の可変な第1の開口絞り
17の形状と集光レンズ9の焦点距離Fによって定まる
分散角θm によって表現できる。また、投射光学系の散
乱光除去用の可変な第2の開口絞り18の形状と、集光
レンズ9の焦点距離Fによって投射される光の指向性の
広がり角である集光角が定まる。
At this time, the directivity of the incident light to the reflective color liquid crystal display element is determined by the dispersion angle θm determined by the shape of the variable first aperture stop 17 of the light source optical system and the focal length F of the condenser lens 9. Can be expressed. Further, the shape of the variable second aperture stop 18 for removing scattered light of the projection optical system and the focal length F of the condenser lens 9 determine the converging angle, which is the spread angle of the directivity of the projected light.

【0172】投射用光源系の可変式の第1の開口絞り1
7と投射光学系の可変式の第2の開口絞り18は、光源
光学系の出射光束の分散角θm と集光角がほぼ等しくな
るように各々の開口直径を調整し可変することが、光利
用率及びコントラスト比を劣化させないために好まし
い。
Variable First Aperture Stop 1 of Projection Light Source System
7 and the variable-type second aperture stop 18 of the projection optical system can adjust and vary the respective aperture diameters so that the divergence angle θm of the emitted light flux of the light source optical system and the converging angle are almost equal. It is preferable because the utilization factor and the contrast ratio are not deteriorated.

【0173】このような構成の投射型カラー液晶表示装
置を用いて、分散角θm =集光角の条件のもとで光源光
学系の可変式の第1の開口絞り17と投射光学系の可変
式の第2の開口絞り18を変化させ角度θm を変えた場
合、投射スクリーン上でのコントラスト比及び光束を予
測した。その結果を表1にまとめた。
Using the projection type color liquid crystal display device having such a configuration, the variable first aperture stop 17 of the light source optical system and the projection optical system are varied under the condition of the dispersion angle θm = the converging angle. When the second aperture stop 18 in the equation was changed and the angle θm was changed, the contrast ratio and the luminous flux on the projection screen were predicted. Table 1 summarizes the results.

【0174】投射スクリーンが設置された室内が明るい
場合、周囲光の影響で画像の黒レベルの光量が増加して
しまうため、視認性の良い高コントラスト表示を得るた
めには、分散角θm を6°以上に設定し、投射光束を大
きくとることが好ましい。一方、室内が暗い場合、周囲
光の影響はなく、画像の黒レベルの光量が直接認識され
るとともに、必要以上のスクリーン輝度は眩しさとなり
視認性を低下させるため、分散角θm を6°以下に設定
し、コントラスト比を高くとり黒レベル階調性を再現す
ることが好ましい。
When the room in which the projection screen is installed is bright, the amount of light at the black level of the image increases due to the influence of ambient light. Therefore, in order to obtain a high-contrast display with good visibility, the dispersion angle θm is set to 6 It is preferable that the projection light flux is set to be larger than or equal to 0 °. On the other hand, when the room is dark, there is no effect of ambient light, the amount of light at the black level of the image is directly recognized, and unnecessary screen brightness becomes dazzling and reduces visibility. Therefore, the dispersion angle θm is 6 ° or less. It is preferable that the contrast ratio is set to be high to reproduce the black level gradation.

【0175】本実施例における2個の可変アパーチャー
の利用により、このような周囲環境の明暗に応じたスク
リーン投射像の明るさ及びコントラスト比を容易に調整
することができる。また、スクリーン上での光量分布は
中心に対し周辺でも均一性が高く、色の面内分布も均一
である。
By using the two variable apertures in this embodiment, it is possible to easily adjust the brightness and contrast ratio of the screen projection image according to the brightness of the surrounding environment. In addition, the light amount distribution on the screen is highly uniform in the periphery as well as in the center, and the in-plane distribution of colors is also uniform.

【0176】[0176]

【表1】 [Table 1]

【0177】[0177]

【実施例6】実施例1で示した反射型液晶表示素子をR
GB各色毎に3板用いた投射型カラー液晶表示装置の実
施例を以下に説明する。本実施例の投射型カラー液晶表
示装置320の構成を図48と図49に示す。実施例4
で用いた(図24及び図25に基本配置構成が示されて
いる)光学系を用い、白色光をRGB各色光に分離し各
反射型液晶表示素子によって反射された光を再び合成す
る色分離合成系として2種2枚の平板型ダイクロイック
ミラーがV字状に置かれて用いられている。
[Embodiment 6] The reflective liquid crystal display element shown in Embodiment 1
An embodiment of a projection type color liquid crystal display device using three plates for each color of GB will be described below. The structure of the projection type color liquid crystal display device 320 of this embodiment is shown in FIGS. 48 and 49. Example 4
Using the optical system used in (the basic arrangement is shown in FIGS. 24 and 25), white light is separated into RGB color lights, and the light reflected by each reflective liquid crystal display element is recombined. As a synthesizing system, two types of two flat plate dichroic mirrors are placed in a V shape and used.

【0178】実施例5と同様に、3個のRGB用反射型
液晶表示素子の光入射側基板に、焦点距離180mmの
平凸球面レンズの平面側を光学接着剤で接合し、反射型
液晶表示素子ブロック31、32、33とする。レンズ
凸面にはRGB各波長帯域に対応した反射防止膜が形成
され、反射率が0.1%以下に抑えられている。
As in Example 5, the planes of the plano-convex spherical lenses having a focal length of 180 mm were joined to the light incident side substrates of the three RGB reflection type liquid crystal display elements with an optical adhesive to form a reflection type liquid crystal display. These are element blocks 31, 32, and 33. An antireflection film corresponding to each wavelength band of RGB is formed on the convex surface of the lens, and the reflectance is suppressed to 0.1% or less.

【0179】次に、この反射型液晶表示素子ブロック
を、投射用光源系、色分離合成系、投射レンズ系などか
らなる投射型装置に組み入れ、投射型カラー液晶光学装
置を得る。投射用光源光学系及び投射光学系は実施例5
と同じ構成である。
Next, this reflection type liquid crystal display element block is incorporated into a projection type apparatus including a projection light source system, a color separation / synthesis system, a projection lens system and the like to obtain a projection type color liquid crystal optical device. The light source optical system for projection and the projection optical system are the fifth embodiment.
It has the same structure as.

【0180】色分離合成光学系40を構成する2種2個
の平板型ダイクロイックミラー41、42はその垂線と
中心光軸CXとのなす角度が30゜となるように、かつ
2個のダイクロイックミラーをそのミラー面のなす角度
βが60゜となるように、交差させることなく順次配置
する。
The two types and two flat plate type dichroic mirrors 41 and 42 which compose the color separation / combination optical system 40 are arranged so that the angle formed by the perpendicular line and the central optical axis CX is 30 °, and the two dichroic mirrors are formed. Are sequentially arranged without intersecting so that the angle β formed by the mirror surface becomes 60 °.

【0181】また、反射型液晶表示素子の反射面の垂線
である中心光軸CXと入射光及び反射光の光軸AX、B
Xとのなす角度γが9゜になるよう配置される。また、
反射型液晶光学素子の反射面における入射光の光軸と反
射光の光軸によって定まる平面と、2個のダイクロイッ
クミラーの垂線によって定まる平面とが直交するように
配置する。
Further, the central optical axis CX, which is the perpendicular to the reflective surface of the reflective liquid crystal display element, and the optical axes AX, B of the incident light and the reflected light.
It is arranged so that the angle γ with X is 9 °. Also,
The plane defined by the optical axis of the incident light and the optical axis of the reflected light on the reflection surface of the reflective liquid crystal optical element and the plane defined by the perpendiculars of the two dichroic mirrors are arranged so as to be orthogonal to each other.

【0182】本実施例の投射型カラー液晶光学装置で
は、赤色波長光Rが第1の平板型ダイクロイックミラー
41で反射され、青色波長光Bが第2の平板型ダイクロ
イックミラー42で反射され、緑色波長光Gが透過する
構成としている。
In the projection type color liquid crystal optical device of this embodiment, the red wavelength light R is reflected by the first flat plate dichroic mirror 41, the blue wavelength light B is reflected by the second flat plate dichroic mirror 42, and the green light is reflected. The wavelength light G is transmitted.

【0183】第1の平板型ダイクロイックミラー41
は、光源光学系からの光のうち575nm以上の可視波
長の橙色(R)を反射し他の波長光を透過するような短
波長透過型の分光特性を有し、第2の平板型ダイクロイ
ックミラー42は、第1の平板型ダイクロイックミラー
透過光からの光のうち500nm以下の可視波長の青色
(B)を反射し他の波長光を透過するような長波長透過
型の分光特性を有するものを用いた。第1及び第2の平
板型ダイクロイックミラー透過光は、緑色(G)であ
る。
First flat plate type dichroic mirror 41
Is a second flat plate dichroic mirror having a short wavelength transmission type spectral characteristic of reflecting orange (R) having a visible wavelength of 575 nm or more in the light from the light source optical system and transmitting light of other wavelengths. Reference numeral 42 denotes one having a long wavelength transmission type spectral characteristic that reflects blue (B) having a visible wavelength of 500 nm or less and transmits other wavelengths of light from the light transmitted through the first flat plate dichroic mirror. Using. The light transmitted through the first and second flat plate type dichroic mirrors is green (G).

【0184】投射用光源系の楕円鏡12の第2焦点近傍
の第1の開口絞り17から放射された発散光は、このよ
うにして色分離合成用のダイクロイックミラー41、4
2によってRGBに色分離された後、各反射型液晶表示
素子31A、32A、33Aに接合された集光レンズ3
1B、32B、33Bによりほぼ平行光化され、反射型
液晶表示素子に入射する。反射型液晶表示素子の反射面
からの反射光は再び同一の集光レンズにより集光され、
楕円鏡の第2焦点近傍の開口と共役な像が楕円鏡の第2
焦点位置の開口に重ならない位置に生成される。
The divergent light emitted from the first aperture stop 17 in the vicinity of the second focus of the elliptical mirror 12 of the projection light source system is in this way the dichroic mirrors 41, 4 for color separation / synthesis.
After being color-separated into RGB by 2, the condensing lens 3 joined to each reflective liquid crystal display element 31A, 32A, 33A
The light is collimated by 1B, 32B, and 33B and enters the reflective liquid crystal display element. The reflected light from the reflective surface of the reflective liquid crystal display element is condensed again by the same condenser lens,
The image near the second focal point of the elliptic mirror is conjugate with the second image of the elliptic mirror.
It is generated at a position that does not overlap the aperture at the focal position.

【0185】投射光学系は投射レンズと散乱光除去系か
らなり、散乱光を減ずる装置である第2の開口絞り18
はその開口径が可変できる構成とし、それが複数のレン
ズから構成される投射レンズ19の内部に設置され、楕
円鏡の第2焦点位置の第1の開口絞り17と共役な像が
投射レンズの可変絞り位置に対応するように投射レンズ
19を配置した。この第2の開口絞り18を構成要素に
含む投射光学系により、図示されていない投射スクリー
ンに投射される。
The projection optical system comprises a projection lens and a scattered light removing system, and is a second aperture stop 18 which is a device for reducing scattered light.
Has a configuration in which its aperture diameter is variable, and is installed inside a projection lens 19 composed of a plurality of lenses, and an image conjugate with the first aperture stop 17 at the second focal point position of the elliptical mirror is formed by the projection lens. The projection lens 19 is arranged so as to correspond to the variable diaphragm position. The projection optical system including the second aperture stop 18 as a component projects the image on a projection screen (not shown).

【0186】このような構成の投射型カラー液晶表示装
置を用いて、実施例5と同様に分散角θm =集光角の条
件のもとで光源光学系の可変式第1の開口絞り17と投
射光学系の可変式の第2の開口絞り18とを変化させ、
分散角θm =集光角を変えて、投射スクリーン上でのコ
ントラスト比及び光束を予測した。その結果を表2にま
とめた。
Using the projection type color liquid crystal display device having such a structure, the variable first aperture stop 17 of the light source optical system is used under the condition of the dispersion angle θ m = convergence angle as in the fifth embodiment. By changing the variable second aperture stop 18 of the projection optical system,
The contrast angle and the luminous flux on the projection screen were predicted by changing the dispersion angle θ m = the collection angle. The results are summarized in Table 2.

【0187】[0187]

【表2】 [Table 2]

【0188】[0188]

【実施例7】RGB3色光源系と単板反射型液晶表示素
子と投射光学系とを用いた投射型カラー液晶表示装置の
実施例を以下に説明する。
Seventh Embodiment An embodiment of a projection type color liquid crystal display device using a RGB three-color light source system, a single plate reflection type liquid crystal display element and a projection optical system will be described below.

【0189】本実施例の反射型液晶表示素子の構成は図
27及び図28に示したカラー化された反射型液晶表示
素子を用いる。以下に説明する画素構成とシリンドリカ
ルレンズアレイをレンチキュラー構造に配列した第1の
集光性手段及び第2の集光性手段との関係以外は実施例
1の反射型液晶表示素子と同じ構成及び作製法である。
The structure of the reflective liquid crystal display element of this embodiment uses the colorized reflective liquid crystal display element shown in FIGS. 27 and 28. Except for the relationship between the pixel configuration and the first light converging means and the second light converging means in which the pixel configuration and the cylindrical lens array are arranged in a lenticular structure, the same configuration and fabrication as the reflective liquid crystal display element of Example 1 Is the law.

【0190】図28に示したように、本実施例の第1の
集光性手段と第2の集光性手段に用いるマイクロレンズ
アレイはその一単位が反射型アクティブマトリックスア
レイ基板に形成されたカラー画像の一単位であるRGB
画素一組に対応している。
As shown in FIG. 28, one unit of the microlens array used for the first light-collecting means and the second light-collecting means of this embodiment is formed on a reflective active matrix array substrate. RGB which is one unit of color image
It corresponds to a set of pixels.

【0191】この液晶表示素子の表示部は対角9. 45
インチサイズ、画素サイズは(100μm×RGB)×
300μmで、横(640×RGB)画素×縦480画
素から成り、各画素の開口率は69%(75μm×27
5μm)である。
The display portion of this liquid crystal display element has a diagonal of 9.45.
Inch size, pixel size is (100 μm x RGB) x
The size is 300 μm and consists of horizontal (640 × RGB) pixels × vertical 480 pixels, and the aperture ratio of each pixel is 69% (75 μm × 27).
5 μm).

【0192】第1の集光性手段と第2の集光性手段の平
板型マイクロレンズアレイのピッチcはRGB画素一組
のサイズに等しく300μmで、その焦点距離は二つの
ガラス基板(前方光入射側透光性基板61及び後方光入
射側透光性基板63)の各々の板厚1. 1mmに相当す
る。このような反射型液晶表示素子に、RGB3色光源
系からRGB各色光のX−Z軸面内での分散角θx (空
気)=6°の平行光を入射させる。
The pitch c of the flat plate type microlens arrays of the first light collecting means and the second light collecting means is equal to the size of one set of RGB pixels and is 300 μm, and its focal length is two glass substrates (front light). Each of the incident side transparent substrate 61 and the rear light incident side transparent substrate 63) corresponds to a plate thickness of 1.1 mm. Parallel light having a dispersion angle θx (air) of 6 ° in the XZ axis plane of the RGB color lights is made incident on such a reflective liquid crystal display element from the RGB three-color light source system.

【0193】RGB各色光の光軸が図34に示すように
X−Z軸面内でRGB各画素電極の中心に集光されるた
めには、(5)式より基板内での傾斜角α=5. 2°す
なわち基板外の空気との界面ではα=7. 8°異なった
角度でRGBの各色光を傾斜させて入射すればよい。
In order for the optical axes of the RGB color lights to be focused on the centers of the RGB pixel electrodes in the XZ axis plane as shown in FIG. 34, the tilt angle α in the substrate is calculated from the equation (5). = 5.2 °, that is, α at the interface with the air outside the substrate α = 7.8 °.

【0194】このとき、RGB各色光はガラス基板で屈
折後分散角θx (ガラス)=sin-1{sin(6°)
/1. 5}=4°となるため、反射画素電極面において
X−Z軸面内での画素長100μmに対応した平板型マ
イクロレンズアレイから入射した光は(1)式より、w
=1. 1×tan(4°)=77μmに集光される。し
たがって、開口率67%は実効的に89%に向上する。
At this time, the RGB color lights are refracted on the glass substrate after being refracted and the dispersion angle θx (glass) = sin −1 {sin (6 °)
Since /1.5}=4°, the light incident from the flat plate type microlens array corresponding to the pixel length of 100 μm in the XZ axis plane on the reflective pixel electrode surface is expressed by w
= 1.1 × tan (4 °) = 77 μm. Therefore, the aperture ratio of 67% is effectively improved to 89%.

【0195】それに応じて、平板型マイクロレンズアレ
イの形成されていない従来のパネルに比べ光利用効率が
33%向上する。また、表示素子自体にカラー化素子を
設けなくとも単板液晶表示素子とRGBの3色光を用い
ることによりカラー表示が可能となる。
Accordingly, the light utilization efficiency is improved by 33% as compared with the conventional panel in which the flat plate type microlens array is not formed. Further, even if the display element itself is not provided with a colorization element, color display is possible by using a single-plate liquid crystal display element and RGB three-color light.

【0196】実施例5と同様に、反射型液晶表示素子の
前方光入射側透光性基板61に焦点距離180mmの平
凸球面レンズ9の平面側を光学接着剤で接合し、反射型
液晶表示素子ブロックとする。レンズ凸面には可視用広
帯域反射防止膜が形成されている。
As in Example 5, the plane side of the plano-convex spherical lens 9 having a focal length of 180 mm was joined to the front light incident side transparent substrate 61 of the reflection type liquid crystal display element with an optical adhesive to form a reflection type liquid crystal display. It is an element block. A visible broadband antireflection film is formed on the convex surface of the lens.

【0197】次に、本実施例の表示装置に必須なRGB
三色光源系と高コントラスト表示に有効な投射系につい
て説明する。
Next, RGB which is indispensable for the display device of this embodiment.
A three-color light source system and a projection system effective for high contrast display will be described.

【0198】図24と図25に投射型カラー液晶表示装
置の構成例を示した。ここで、RGB三色光源系は、実
施例5及び実施例6において用いられた白色光源系に、
図38に示されるようなRGBの各波長帯域の光を透過
する分光フィルタからなる第1のフィルタを第1の開口
絞り(符号17)の近傍に配置した。各分光フィルタは
光吸収が無く耐久性及び色分解能に優れたダイクロイッ
クフィルタを用いることが好ましく、その透過率特性は
図45に示した。
24 and 25 show examples of the structure of a projection type color liquid crystal display device. Here, the RGB three-color light source system is the same as the white light source system used in the fifth and sixth embodiments.
A first filter, which is a spectral filter that transmits light in each wavelength band of RGB as shown in FIG. 38, is arranged near the first aperture stop (reference numeral 17). As each spectral filter, it is preferable to use a dichroic filter that does not absorb light and is excellent in durability and color resolution, and its transmittance characteristics are shown in FIG.

【0199】上述のRGBの三色光を得るためには、第
1のフィルタのX軸方位長さhx は(9)式よりhx =
18. 9mmであり、隣り合うRGB分光フィルタ中心
間のX軸方位距離Bは(11)式よりB=24. 7mm
とする。なお、Y軸方位長さhy のみが可変となるよう
に第1の絞りを調整することにより、Y軸方位の分散角
θRGBy及び分散角平均値θRGBmを可変とすることができ
る。
In order to obtain the above-described RGB three-color light, the X-axis azimuth length hx of the first filter is calculated from the equation (9) as hx =
It is 18.9 mm, and the X-axis azimuth distance B between the centers of adjacent RGB spectral filters is B = 24.7 mm from the equation (11).
And By adjusting the first diaphragm so that only the Y-axis azimuth length hy is variable, the dispersion angle θRGBy and the average dispersion angle θRGBm of the Y-axis direction can be changed.

【0200】また、投射光学系は、実施例5及び実施例
6と同様に、投射レンズと散乱光除去系からなり、散乱
光を減ずる装置である第2の絞り18はその開口の大き
さが可変できる構成とし、それが複数のレンズから構成
される投射レンズ19の内部に設置され、楕円鏡の第2
焦点位置近傍に配置された第1の絞り17と第1のフィ
ルタ14によって規定されるRGB三色光源像と共役な
像が集光レンズ9及び投射レンズ19の一部によって結
像される位置に、この第2の開口絞り18と第2のフィ
ルタ15(実際にはカラーフィルタが用いられる)が配
置される。
Further, the projection optical system is composed of a projection lens and a scattered light removing system as in the fifth and sixth embodiments, and the size of the aperture of the second diaphragm 18 which is a device for reducing scattered light is different. It is configured to be variable, and it is installed inside the projection lens 19 composed of a plurality of lenses.
At a position where an image conjugate with the RGB three-color light source image defined by the first diaphragm 17 and the first filter 14 arranged near the focal position is formed by the condenser lens 9 and a part of the projection lens 19. The second aperture stop 18 and the second filter 15 (a color filter is actually used) are arranged.

【0201】ここで、第2の絞りと第2のカラーフィル
タによって規定されるRGB透過領域はRGB三色光源
の共役像と一致するようにする。この第2の絞り18及
び第2のフィルタ15を含む投射光学系により、図示さ
れていない投射スクリーンにカラー画像が投射・結像さ
れる。
Here, the RGB transmission area defined by the second diaphragm and the second color filter is made to coincide with the conjugate image of the RGB three-color light source. The projection optical system including the second diaphragm 18 and the second filter 15 projects and forms a color image on a projection screen (not shown).

【0202】このような構成により、第2の開口絞り1
8及び第2のフィルタ15を用いない投射光学系に比べ
RGB各色の散乱光が有効に除去されるため、投射像の
コントラスト比が飛躍的に向上する。
With such a configuration, the second aperture stop 1
8 and the scattered light of each color of RGB is effectively removed as compared with the projection optical system not using the second filter 15 and the second filter 15, the contrast ratio of the projected image is dramatically improved.

【0203】このような構成の投射型カラー液晶表示装
置を用いて、実施例5と同様に分散角θm =集光角の条
件のもとで光源光学系の可変式第1の開口絞りと投射光
学系の可変式の第2の開口絞りを変化させ分散角θm =
集光角を変えて、投射スクリーン上でのコントラスト比
及び光束を調整できる。その結果、実施例5及び実施例
6と同様に、周囲環境の明るさに応じて見やすい明るさ
・コントラスト比表示が可能となる。
Using the projection type color liquid crystal display device having such a structure, the projection is performed with the variable first aperture stop of the light source optical system under the condition of the dispersion angle θ m = convergence angle as in the fifth embodiment. Dispersion angle θm = by changing the variable second aperture stop of the optical system
The contrast ratio and the luminous flux on the projection screen can be adjusted by changing the converging angle. As a result, similar to the fifth and sixth embodiments, it is possible to display the brightness / contrast ratio that is easy to see according to the brightness of the surrounding environment.

【0204】本実施例では第1及び第2のフィルタを構
成するRGB各分光フィルタのY軸方向の開口長hy が
各々同一の場合を仮定したが、RGB毎にhy が異なっ
ていても構わない。一般に、LCPC層の散乱能は波長
依存性を有し、長波長側ほど散乱能が低下する傾向が生
じやすい。その結果、投射像のコントラスト比が波長毎
に異なるあるいは中間調での電圧印加−透過率特性が異
なるといった現象が生じる。
In the present embodiment, it is assumed that the RGB spectral filters constituting the first and second filters have the same aperture length hy in the Y-axis direction, but hy may be different for each RGB. . In general, the scattering power of the LCPC layer has wavelength dependence, and the scattering power tends to decrease on the longer wavelength side. As a result, a phenomenon occurs in which the contrast ratio of the projected image is different for each wavelength or the voltage application-transmittance characteristic in the halftone is different.

【0205】このような波長依存性を投射光学系で低減
する方法として、RGB各分光フィルタのY軸方向の開
口長hy を波長毎に異なるように設定し、液晶表示素子
入射光及び散乱光除去系を通過する出射光の指向性を波
長毎に異なるように調整することが有効である。具体的
には、散乱能がB>G>Rの順に低下する場合、各色の
分光フィルタのhy をhy (B)>hy(G)>hy
(R)の順に狭くすればよい。
As a method of reducing such wavelength dependency in the projection optical system, the aperture length hy in the Y-axis direction of each of the RGB spectral filters is set to be different for each wavelength to remove incident light and scattered light from the liquid crystal display element. It is effective to adjust the directivity of outgoing light passing through the system so as to be different for each wavelength. Specifically, when the scattering power decreases in the order of B>G> R, the hy of the spectral filter of each color is changed to hy (B)> hy (G)> hy.
It may be narrowed in the order of (R).

【0206】[0206]

【実施例8】実施例7において、光利用効率の高い別の
RGB3色光源系の実施例を以下に示す。図43及び図
44に投射型カラー液晶表示装置の光源系の構成例を示
した。ここで、実施例7との相違は図38に示した第1
のフィルタの代わりに、図39及び図40に示したRG
Bの各色光を反射する光学素子16(互いに傾斜せしめ
られて配置された3つのダイクロイックミラーと錐体プ
リズムとの組み合わせ構造体)を用いることによりRG
B3色光源系を実現することである。
[Embodiment 8] An embodiment of another RGB three-color light source system with high light utilization efficiency in Embodiment 7 is shown below. 43 and 44 show examples of the configuration of the light source system of the projection type color liquid crystal display device. Here, the difference from the seventh embodiment is that the first embodiment shown in FIG.
Instead of the filter of FIG.
By using an optical element 16 (a combination structure of three dichroic mirrors and cone prisms arranged to be inclined with respect to each other) that reflects each color light of B, RG
It is to realize a B3 color light source system.

【0207】図39〜図42に錐体状プリズムとRGB
ダイクロイックミラーを一体化した光学素子16を用い
た例が記載されているが、本実施例では、錐体状プリズ
ムとRGBダイクロイックミラーとを分離した構成でも
構わない。なお、図39と図40は凸錐体状プリズムの
場合を、図41と図42は凹錐体状プリズムの場合を示
している。
39 to 42, the conical prism and the RGB are shown.
Although an example using the optical element 16 in which the dichroic mirror is integrated is described, in the present embodiment, the cone-shaped prism and the RGB dichroic mirror may be separated. 39 and 40 show the case of a convex cone prism, and FIGS. 41 and 42 show the case of a concave cone prism.

【0208】ここで、RGBの各色光を反射する隣り合
うダイクロイックミラー面をX−Z軸面内で互いに角度
α/2だけ傾けて配置し、X−Y軸面内ではいずれもY
軸に対して角度γ/2だけ傾けて配置する。さらに、第
1の絞りのX軸方位の開口幅をhx 、Y軸方位の開口幅
をHy とすることによって、実施例7に相当するRGB
三色光源系を形成できる。図46にRGBダイクロイッ
クミラーの分光反射率を示す。
Here, the adjacent dichroic mirror surfaces that reflect the RGB color lights are arranged so as to be tilted by an angle α / 2 in the XZ axis plane, and both are arranged in the XY axis plane as Y.
It is placed at an angle γ / 2 with respect to the axis. Furthermore, by setting the opening width in the X-axis direction of the first diaphragm to be hx and the opening width in the Y-axis direction to be Hy, RGB corresponding to the seventh embodiment can be obtained.
A three-color light source system can be formed. FIG. 46 shows the spectral reflectance of the RGB dichroic mirror.

【0209】[0209]

【発明の効果】本発明の1態様における反射型液晶表示
素子は、光入射側透光性基板に第1の集光性手段と第2
の集光性手段とを有し、第2の集光性手段は電気光学機
能層である液晶材料層及び反射性基板の反射層に実質的
に隣接して形成されているため、液晶材料層が透明状態
の時、ある分散角で液晶表示素子へ入射した入射光は反
射性基板の反射層で反射された後、同じ分散角を保った
まま液晶表示素子を出射することができる。その結果、
従来の反射型液晶表示素子に比べ光利用効率の向上とコ
ントラスト比の向上を同時に達成することができる。
According to the reflection type liquid crystal display element in one aspect of the present invention, the first light collecting means and the second light collecting means are provided on the light incident side transparent substrate.
And the second light collecting means is formed substantially adjacent to the liquid crystal material layer which is the electro-optical functional layer and the reflective layer of the reflective substrate. In the transparent state, incident light that has entered the liquid crystal display element at a certain dispersion angle can be emitted from the liquid crystal display element while maintaining the same dispersion angle after being reflected by the reflective layer of the reflective substrate. as a result,
It is possible to simultaneously improve the light utilization efficiency and the contrast ratio as compared with the conventional reflective liquid crystal display device.

【0210】また、液晶表示素子にアクティブマトリッ
クス基板を用いる場合、その基板構成は透過型アクティ
ブマトリックス基板そのものあるいはその表示面前面に
誘電体多層膜ミラーを全面に形成するだけで実現するこ
とができる。そして、透過型アクティブマトリックス基
板を用いる場合に比べ、第1の集光性手段及び第2の集
光性手段の集光作用により実効的な画素開口率が向上
し、光利用効率が改善される。
When an active matrix substrate is used for the liquid crystal display element, the substrate structure can be realized by forming a transmission type active matrix substrate itself or a dielectric multilayer mirror on the entire front surface of the display surface. Then, as compared with the case of using the transmissive active matrix substrate, the effective pixel aperture ratio is improved by the light collecting action of the first light collecting means and the second light collecting means, and the light utilization efficiency is improved. .

【0211】また、画素毎にRGBカラーフィルタを形
成した単板型の反射型液晶表示素子の場合、カラーフィ
ルタを液晶材料層に隣接して形成する必要が無くなり、
液晶材料層を有する素子とは別に第1の集光性手段の形
成された基板にカラーフィルタを形成した後両者を接合
できる。その結果、作製能率・歩留まりが向上する。
Further, in the case of a single plate type reflective liquid crystal display element in which an RGB color filter is formed for each pixel, it is not necessary to form the color filter adjacent to the liquid crystal material layer,
Separately from the element having the liquid crystal material layer, the color filter is formed on the substrate on which the first light collecting means is formed, and then the both can be joined. As a result, manufacturing efficiency and yield are improved.

【0212】また、液晶材料層が紫外線重合相分離法に
より形成されたLCPC層である場合、カラーフィルタ
形成に伴う紫外線吸収が少ないため通常の紫外線強度で
高特性のLCPC層が作製できる。
Further, when the liquid crystal material layer is an LCPC layer formed by the ultraviolet polymerization phase separation method, the absorption of ultraviolet rays due to the formation of the color filter is small, so that an LCPC layer having a normal ultraviolet intensity and high characteristics can be produced.

【0213】また、画素毎にRGBカラーフィルタを形
成しない単板型の反射型液晶表示素子を用い、RGB3
色光源光学系と投射光学系にRGB3色散乱光除去系を
用いることにより、投射型カラー液晶表示装置を実現す
ることができる。
In addition, a single plate type reflective liquid crystal display element in which an RGB color filter is not formed for each pixel is used, and RGB3
A projection type color liquid crystal display device can be realized by using the RGB three-color scattered light removing system for the color light source optical system and the projection optical system.

【0214】つまり液晶表示素子内にカラーフィルタを
形成しないため、光吸収に伴う発熱や耐光性に関する信
頼性の問題が生じることなく強い入射光の利用が可能で
ある。その結果、投射像を明るくすることができる。
That is, since the color filter is not formed in the liquid crystal display element, strong incident light can be used without causing heat generation due to light absorption and reliability problems regarding light resistance. As a result, the projected image can be brightened.

【0215】本発明はその効果を失わない範囲で他の種
々の応用に用いることができる。
The present invention can be used in various other applications as long as the effect is not lost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の反射型液晶表示素子の第1構成例の斜
視図。
FIG. 1 is a perspective view of a first configuration example of a reflective liquid crystal display element of the present invention.

【図2】本発明の反射型液晶表示素子の第1構成例のX
−Z軸断面図。
FIG. 2 is an X of the first configuration example of the reflective liquid crystal display element of the present invention.
-Z-axis sectional view.

【図3】本発明の反射型液晶表示素子の第2構成例の斜
視図。
FIG. 3 is a perspective view of a second configuration example of the reflective liquid crystal display element of the present invention.

【図4】本発明の反射型液晶表示素子の第2構成例のX
−Z軸断面図。
FIG. 4 is an X of a second configuration example of the reflective liquid crystal display element of the present invention.
-Z-axis sectional view.

【図5】本発明の反射型液晶表示素子の第3構成例の斜
視図。
FIG. 5 is a perspective view of a third configuration example of the reflective liquid crystal display element of the present invention.

【図6】本発明の反射型液晶表示素子の第3構成例のX
−Z軸断面図。
FIG. 6 is an X of a third configuration example of the reflective liquid crystal display element of the present invention.
-Z-axis sectional view.

【図7】本発明の反射型液晶表示素子の第4構成例の斜
視図。
FIG. 7 is a perspective view of a fourth configuration example of the reflective liquid crystal display element of the present invention.

【図8】本発明の反射型液晶表示素子の第4構成例のX
−Z軸断面図。
FIG. 8 is an X of a fourth configuration example of the reflective liquid crystal display element of the present invention.
-Z-axis sectional view.

【図9】本発明の反射型液晶表示素子の第5構成例の斜
視図。
FIG. 9 is a perspective view of a fifth configuration example of the reflective liquid crystal display element of the present invention.

【図10】本発明の反射型液晶表示素子の第5構成例の
X−Z軸断面図。
FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the XZ axis of a fifth configuration example of the reflective liquid crystal display element of the present invention.

【図11】本発明の反射型液晶表示素子の第5構成例の
Y−Z軸断面図。
FIG. 11 is a YZ-axis sectional view of a fifth configuration example of the reflective liquid crystal display element of the present invention.

【図12】本発明の反射型液晶表示素子の第1構成例等
のX−Z軸断面図。
FIG. 12 is a sectional view taken along the XZ axis of a first configuration example of the reflective liquid crystal display element of the present invention.

【図13】本発明の反射型液晶表示素子の第1構成例等
のY−Z軸断面図。
FIG. 13 is a YZ-axis cross-sectional view of a first configuration example of the reflective liquid crystal display element of the present invention.

【図14】本発明の反射型液晶表示素子にマイクロレン
ズアレイを用いた場合のY−Z軸断面図。
FIG. 14 is a YZ axis cross-sectional view when a microlens array is used in the reflective liquid crystal display element of the present invention.

【図15】本発明の反射型液晶表示素子にフレネルレン
ズを用いた場合のX−Z軸断面図。
FIG. 15 is a sectional view taken along the XZ axis when a Fresnel lens is used in the reflective liquid crystal display element of the present invention.

【図16】本発明の反射型液晶表示素子に集光鏡を用い
た場合のX−Z軸断面図。
FIG. 16 is a sectional view taken along the XZ axis when a condenser mirror is used in the reflective liquid crystal display element of the present invention.

【図17】本発明の投射型液晶表示装置の第1構成例の
X−Z軸断面図。
FIG. 17 is a sectional view taken along the XZ axis of a first configuration example of the projection type liquid crystal display device of the present invention.

【図18】本発明の投射型液晶表示装置の第1構成例の
Y−Z軸断面図。
FIG. 18 is a YZ axis sectional view of a first configuration example of the projection type liquid crystal display device of the present invention.

【図19】本発明の投射型液晶表示装置の第2構成例の
X−Z軸断面図。
FIG. 19 is an XZ-axis sectional view of a second configuration example of the projection type liquid crystal display device of the present invention.

【図20】本発明の投射型液晶表示装置の第2構成例の
Y−Z軸断面図。
FIG. 20 is a YZ axis sectional view of a second configuration example of the projection type liquid crystal display device of the present invention.

【図21】本発明の投射型液晶表示装置の第3構成例の
X−Z軸断面図。
FIG. 21 is a sectional view taken along the XZ axis of a third configuration example of the projection type liquid crystal display device of the present invention.

【図22】本発明の投射型液晶表示装置の第3構成例の
Y−Z軸断面図。
FIG. 22 is a YZ-axis cross-sectional view of a third configuration example of the projection type liquid crystal display device of the present invention.

【図23】本発明の投射型液晶表示装置に第1の開口絞
り及び第2の開口絞りを備えた場合のX−Y軸断面図。
FIG. 23 is a cross-sectional view taken along the XY axis in the case where the projection type liquid crystal display device of the present invention includes a first aperture stop and a second aperture stop.

【図24】本発明の投射型液晶表示装置300を示すX
−Z軸断面図。
FIG. 24 is an X showing a projection type liquid crystal display device 300 of the present invention.
-Z-axis sectional view.

【図25】本発明の投射型液晶表示装置300を示すY
−Z軸断面図。
FIG. 25 shows a projection type liquid crystal display device 300 according to the present invention.
-Z-axis sectional view.

【図26】透過散乱型表示素子の集光角と投射像コント
ラスト比の関係を示すグラフ。
FIG. 26 is a graph showing the relationship between the converging angle of the transmission / scattering type display element and the projection image contrast ratio.

【図27】本発明の反射型液晶表示素子(カラー化構
成)の第1例の斜視図。
FIG. 27 is a perspective view of a first example of a reflective liquid crystal display element (colored constitution) of the present invention.

【図28】本発明の反射型液晶表示素子(カラー化構
成)の第1例のX−Z軸断面図。
FIG. 28 is a cross-sectional view taken along the XZ axis of a first example of a reflective liquid crystal display element (colored structure) of the present invention.

【図29】本発明の反射型液晶表示素子(カラー化構
成)の第2例の斜視図。
FIG. 29 is a perspective view of a second example of a reflective liquid crystal display element (colored constitution) of the present invention.

【図30】本発明の反射型液晶表示素子(カラー化構
成)の第2例のX−Z軸断面図。
FIG. 30 is a cross-sectional view taken along the XZ axis of a second example of the reflective liquid crystal display element (colored structure) of the present invention.

【図31】本発明の反射型液晶表示素子(カラー化構
成)の第2例のY−Z軸断面図。
FIG. 31 is a YZ-axis sectional view of a second example of the reflective liquid crystal display element (colored structure) of the present invention.

【図32】本発明の反射型液晶表示素子(カラー化構
成)の第3例の斜視図。
FIG. 32 is a perspective view of a third example of a reflective liquid crystal display element (colored constitution) of the present invention.

【図33】本発明の反射型液晶表示素子(カラー化構
成)の第3例を示すX−Z軸断面図。
FIG. 33 is an XZ-axis sectional view showing a third example of the reflective liquid crystal display element (colored constitution) of the present invention.

【図34】反射型液晶表示素子(カラー化構成)の第1
例における光路を示すX−Z軸の一部拡大断面図。
FIG. 34 is a first reflection-type liquid crystal display device (colored structure).
The partially expanded sectional view of the XZ axis which shows the optical path in an example.

【図35】反射型液晶表示素子(カラー化構成)の第2
例における光路を示すX−Z軸の一部拡大断面図。
FIG. 35 is a second reflection type liquid crystal display device (colored structure).
The partially expanded sectional view of the XZ axis which shows the optical path in an example.

【図36】本発明の投射型カラー液晶表示装置の基本光
学配置の第1例のX−Z軸断面図。
FIG. 36 is a sectional view taken along the XZ axis of the first example of the basic optical arrangement of the projection type color liquid crystal display device of the present invention.

【図37】本発明の投射型カラー液晶表示装置の基本光
学配置の第1例のY−Z軸断面図。
FIG. 37 is a YZ-axis sectional view of a first example of the basic optical arrangement of the projection type color liquid crystal display device of the present invention.

【図38】本発明の投射型液晶表示装置に用いる光源系
の3色光源を示す模式図。
FIG. 38 is a schematic diagram showing a three-color light source of a light source system used in the projection type liquid crystal display device of the present invention.

【図39】本発明に用いる光学素子(RGBダイクロイ
ックミラープリズム及び凸錐体状プリズム)の第1例を
示すX−Z軸断面図。
FIG. 39 is an XZ-axis sectional view showing a first example of an optical element (RGB dichroic mirror prism and convex cone-shaped prism) used in the present invention.

【図40】本発明に用いる光学素子(RGBダイクロイ
ックミラープリズム及び凸錐体状プリズム)の第1例を
示すX−Y軸断面図。
FIG. 40 is an X-Y axis cross-sectional view showing a first example of an optical element (RGB dichroic mirror prism and convex cone-shaped prism) used in the present invention.

【図41】本発明に用いる光学素子(RGBダイクロイ
ックミラープリズム及び凹錐体状プリズム)の第2例を
示すX−Z軸断面図。
FIG. 41 is an XZ-axis sectional view showing a second example of the optical element (RGB dichroic mirror prism and concave cone-shaped prism) used in the present invention.

【図42】本発明に用いる光学素子(RGBダイクロイ
ックミラープリズム及び凹錐体状プリズム)の第2例を
示すX−Y軸断面図。
FIG. 42 is an XY axis cross-sectional view showing a second example of the optical element (RGB dichroic mirror prism and concave cone-shaped prism) used in the present invention.

【図43】本発明のRGBダイクロイックミラープリズ
ム及び錐体プリズムを備えた投射型カラー液晶表示装置
の構成例を示すX−Z軸断面図。
FIG. 43 is an XZ-axis cross-sectional view showing a configuration example of a projection type color liquid crystal display device including an RGB dichroic mirror prism and a cone prism of the present invention.

【図44】光学素子を備えた本発明の投射型カラー表示
装置の構成を示すY−Z軸断面図。
FIG. 44 is a YZ axis cross-sectional view showing the configuration of a projection type color display device of the present invention including an optical element.

【図45】本発明の投射型カラー液晶表示装置に用いる
第1及び第2のフィルターの分光透過率特性例を示すグ
ラフ。
FIG. 45 is a graph showing an example of spectral transmittance characteristics of the first and second filters used in the projection type color liquid crystal display device of the present invention.

【図46】本発明の投射型カラー液晶表示装置に用いる
RGBダイクロイックミラーの分光反射率特性例を示す
グラフ。
FIG. 46 is a graph showing an example of spectral reflectance characteristics of an RGB dichroic mirror used in the projection type color liquid crystal display device of the present invention.

【図47】実施例1のX−Y軸断面図。47 is a cross-sectional view taken along the XY axis of Example 1. FIG.

【図48】実施例6の投射型カラー液晶表示装置のX−
Z軸断面図。
FIG. 48 is an X-ray of the projection type color liquid crystal display device of the sixth embodiment.
Z-axis sectional view.

【図49】実施例6の投射型カラー液晶表示装置のY−
Z軸断面図。
FIG. 49 is a view showing Y- of the projection type color liquid crystal display device in Example 6;
Z-axis sectional view.

【図50】従来例の一部断面図。FIG. 50 is a partial cross-sectional view of a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:第1の集光性手段 2:第2の集光性手段 3:反射層 37:反射電極 4:電気光学機能層 5:反射性基板 6:光入射側透光性基板 61:前方光入射側透光性基板 62:接着剤 63:後方光入射側透光性基板 7:透明電極 8:画素電極 9:集光レンズ 10、20、100、110、120、130、14
0、150、400、410、420、500:反射型
液晶表示素子 11:光源 12:楕円鏡 14:第1のフィルタ 15:第2のフィルタ 17:第1の開口絞り 18:第2の開口絞り 19:投射レンズ 200、210、220、230、300、310、3
20:投射型液晶表示装置
1: First light-collecting means 2: Second light-collecting means 3: Reflective layer 37: Reflective electrode 4: Electro-optical functional layer 5: Reflective substrate 6: Light incident side translucent substrate 61: Forward light Incident-side translucent substrate 62: Adhesive 63: Rear-light incident-side translucent substrate 7: Transparent electrode 8: Pixel electrode 9: Condensing lens 10, 20, 100, 110, 120, 130, 14
0, 150, 400, 410, 420, 500: reflective liquid crystal display element 11: light source 12: elliptic mirror 14: first filter 15: second filter 17: first aperture stop 18: second aperture stop 19: Projection lens 200, 210, 220, 230, 300, 310, 3
20: Projection type liquid crystal display device

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】光入射側透光性基板と光反射性基板との間
に液晶を含む電気光学機能層が狭持され、画素電極が備
えられた液晶表示素子であって、画素電極に対応して、
光入射側透光性基板の電気光学機能層と接しない位置に
第1の集光性手段が、さらに光入射側透光性基板又は光
反射性基板のいずれか一方と電気光学機能層との間に第
2の集光性手段が配置されたことを特徴とする反射型液
晶表示素子。
1. A liquid crystal display device having a pixel electrode in which an electro-optical functional layer containing liquid crystal is sandwiched between a light-incident-side light-transmitting substrate and a light-reflecting substrate, the pixel electrode corresponding to the pixel electrode. do it,
The first light-collecting means is provided at a position on the light-incident-side light-transmitting substrate that is not in contact with the electro-optical function layer, and further, one of the light-incident-side light-transmitting substrate and the light-reflecting substrate and the electro-optical function layer are provided. A reflection type liquid crystal display device, characterized in that a second light condensing means is arranged between them.
【請求項2】第1の集光性手段の焦点距離f1 と第2の
集光性手段の焦点距離f2 とが略等しく、第1の集光性
手段と第2の集光性手段との主点間の距離tが焦点距離
1及びf2 に略等しいことを特徴とする請求項1の反
射型液晶表示素子。
2. A first focal length f 1 of the light converging means and the focal length f 2 of the second light converging means is substantially equal, the first light converging means and the second light converging means 2. The reflective liquid crystal display device according to claim 1, wherein the distance t between the principal points of and is approximately equal to the focal lengths f 1 and f 2 .
【請求項3】第1の集光性手段と第2の集光性手段はマ
イクロレンズアレイとされたことを特徴とする請求項1
又は2の反射型液晶表示素子。
3. The first light collecting means and the second light collecting means are microlens arrays.
Alternatively, the reflective liquid crystal display element of item 2.
【請求項4】第1の集光性手段はマイクロレンズアレイ
とされ、第2の集光性手段はマイクロ集光鏡アレイとさ
れたことを特徴とする請求項1又は2の反射型液晶表示
素子。
4. The reflection type liquid crystal display according to claim 1, wherein the first light-collecting means is a microlens array and the second light-collecting means is a micro-collecting mirror array. element.
【請求項5】第1の集光性手段及び第2の集光性手段は
シリンドリカル形状の集光性素子をレンチキュラー構造
としたことを特徴とする請求項1、2、3又は4の反射
型液晶表示素子。
5. The reflection type of claim 1, 2, 3 or 4, wherein the first light collecting means and the second light collecting means have cylindrical light collecting elements having a lenticular structure. Liquid crystal display device.
【請求項6】光入射側透光性基板の透明電極が形成され
ている面に微細な凹凸が形成されたことを特徴とする請
求項1〜5のいずれか1項の反射型液晶表示素子。
6. A reflective liquid crystal display device according to claim 1, wherein fine irregularities are formed on the surface of the light-incident-side translucent substrate on which the transparent electrodes are formed. .
【請求項7】請求項1〜6のいずれか1項の反射型液晶
表示素子と、光源光学系と、投射光学系とが備えられ、
光源光学系から発した光源光が反射型液晶表示素子を通
過せしめられ、その後に投射光学系からスクリーンに投
射されることを特徴とする投射型液晶表示装置。
7. A reflection type liquid crystal display device according to claim 1, a light source optical system, and a projection optical system.
A projection type liquid crystal display device, characterized in that light source light emitted from a light source optical system is passed through a reflection type liquid crystal display element and then projected onto a screen from a projection optical system.
【請求項8】反射型液晶表示素子は透過散乱型の動作モ
ードを有し、光源光学系と液晶表示素子と投射光学系と
がシュリーレン光学系を構成するように配置されたこと
を特徴とする請求項7の投射型表示装置。
8. A reflection type liquid crystal display element has a transmission / scattering type operation mode, and the light source optical system, the liquid crystal display element and the projection optical system are arranged so as to constitute a Schlieren optical system. The projection type display device according to claim 7.
【請求項9】請求項1の反射型液晶表示素子と、光源光
学系と、投射光学系とが備えられ、光源光学系から発し
た光源光が反射型液晶表示素子を通過せしめられ、その
後に投射光学系からスクリーンに投射される投射型液晶
表示装置であって、反射型液晶表示素子の第1の集光性
手段及び第2の集光性手段はシリンドリカル形状の集光
性素子をレンチキュラー構造とされ、その集光作用の無
いレンチキュラー構造の平行配列方位軸をY軸、集光作
用のあるレンチキュラー構造の平行配列方位軸との直交
軸をX軸とした場合、反射型液晶表示素子への入射光の
光軸Aと液晶表示素子の反射面で反射された出射光の光
軸Bとが互いに角度2γ=2〜40°をなすように光源
光学系と反射型液晶表示素子が配置されるとともに、光
軸Aと光軸Bとで定義される平面がY軸と平行となるよ
うに第1の集光性手段と第2の集光性手段とが配置され
たことを特徴とする投射型液晶表示装置。
9. A reflection type liquid crystal display device according to claim 1, a light source optical system and a projection optical system are provided, and light source light emitted from the light source optical system is passed through the reflection type liquid crystal display device. A projection type liquid crystal display device for projecting onto a screen from a projection optical system, wherein the first light collecting means and the second light collecting means of the reflection type liquid crystal display element are cylindrical light collecting elements having a lenticular structure. When the parallel arrangement azimuth axis of the lenticular structure having no light condensing action is the Y axis and the axis orthogonal to the parallel arrangement azimuth axis of the lenticular structure having the light condensing action is the X axis, the reflection type liquid crystal display element The light source optical system and the reflective liquid crystal display element are arranged so that the optical axis A of the incident light and the optical axis B of the emitted light reflected by the reflection surface of the liquid crystal display element form an angle 2γ = 2 to 40 ° with each other. Along with the optical axis A and the optical axis B, A projection type liquid crystal display device, characterized in that the first condensing means and the second condensing means are arranged such that a plane defined therein is parallel to the Y axis.
【請求項10】光源光学系には、光源(11)と楕円鏡
(12)と第1の絞り(17)とが備えられ、楕円鏡
(12)の第1焦点の位置近傍に光源(11)、楕円鏡
(12)の第2焦点の位置近傍に第1の絞り(17)が
配置され、光源光学系から投射光学系に至る光路の液晶
表示素子(15)の光入射側及び光出射側に集光レンズ
(13)が設けられ、第1の絞り(17)から放射され
た発散光が集光され、第1の絞り(17)と共役な像が
投射光学系の瞳位置近傍に結像せしめられ、その結像面
の近傍にその開口形状が第1の絞り(17)の共役像と
ほぼ一致する第2の絞り(18)が設けられたことを特
徴とする請求項7、8又は9の投射型液晶表示装置。
10. The light source optical system is provided with a light source (11), an elliptical mirror (12) and a first diaphragm (17), and the light source (11) is located near the position of the first focal point of the elliptic mirror (12). ), The first aperture stop (17) is arranged in the vicinity of the second focal point of the elliptical mirror (12), and the light entrance side and the light exit side of the liquid crystal display element (15) in the optical path from the light source optical system to the projection optical system. A condensing lens (13) is provided on the side, divergent light emitted from the first diaphragm (17) is condensed, and an image conjugate with the first diaphragm (17) is formed near the pupil position of the projection optical system. 8. A second diaphragm (18) which is formed into an image and whose aperture shape substantially matches the conjugate image of the first diaphragm (17) is provided near the image plane. 8 or 9 projection type liquid crystal display device.
【請求項11】請求項9の投射型液晶表示装置が備えら
れ、光源光学系はRGBの各色光の光軸AR ・AG ・A
B が同一平面内に設けられ、互いに隣接する光軸AR ・
AG ・AB がいずれもα=1〜12°の角度をなすよう
に構成された3色光源とされ、液晶表示素子の画素毎に
はRGBの各色に対応したカラー映像電気信号が印加さ
れ、RGBのカラー合成映像の1画素に対応したRGB
3画素毎に1対のレンチキュラー構造を有する第1の集
光性手段及び第2の集光性手段が対応するように配置さ
れ、光源光学系で生成されたRGBの3色光源の光源像
が1対の第1の集光性手段及び第2の集光性手段によっ
て液晶表示素子の各RGB画素の各色に対応して形成さ
れるように配置され、光源光学系のRGB3色光源像が
結像素子によって液晶表示素子通過後の光路中に形成さ
れ、その3色光源像に対応してRGBの各色を規定する
3種の分光フィルタが空間的に配置されたフィルタが備
えられ、RGBの各色光を液晶表示素子のRGBの各色
に対応したカラー映像電気信号が印加された画素毎に変
調させてカラー画像の投射表示を行うことを特徴とする
投射型カラー液晶表示装置。
11. A projection type liquid crystal display device according to claim 9, wherein the light source optical system comprises optical axes AR, AG, A of RGB color lights.
B are provided in the same plane and the optical axes AR and
Each of AG and AB is a three-color light source configured to form an angle of α = 1 to 12 °, and a color video electric signal corresponding to each color of RGB is applied to each pixel of the liquid crystal display element, and RGB RGB corresponding to 1 pixel of color composite video
The first light collecting means and the second light collecting means having a pair of lenticular structures are arranged corresponding to every three pixels, and the light source images of the RGB three color light sources generated by the light source optical system are generated. The pair of first light collecting means and second light collecting means are arranged so as to be formed corresponding to each color of each RGB pixel of the liquid crystal display element and form the RGB three color light source image of the light source optical system. The image element is provided in the optical path after passing through the liquid crystal display element, and is provided with a filter in which three kinds of spectral filters for spatially arranging the three color light source images that define the respective RGB colors are spatially arranged. A projection type color liquid crystal display device characterized in that light is modulated for each pixel to which a color image electric signal corresponding to each color of RGB of a liquid crystal display element is applied to perform a projection display of a color image.
【請求項12】光源光学系には、光源(11)と楕円鏡
(12)と第1の絞り(17)とが備えられ、楕円鏡
(12)の第1焦点の位置近傍に光源(11)、楕円鏡
(12)の第2焦点の位置近傍に第1の絞り(17)が
配置され、第1のフィルタ(14)が第1の絞り(1
7)の近傍にさらに配置され、RGBの各色を規定する
分光フィルタとして機能する第1のフィルタ(14)が
第1の絞り(17)の開口部と重なるように設けられる
ことにより3色光源として構成され、光源光学系から投
射光学系に至る光路の反射型液晶表示素子(20)の光
入射側及び光出射側に集光レンズ(9)が設けられ、第
1の絞り(17)から放射された発散光が集光され、第
1の絞り(17)及び第1のフィルタ(14)と共役な
3色光源像が投射光学系の瞳位置近傍に結像せしめら
れ、その結像面の近傍に第2の絞り(18)及び第2の
フィルタ(15)が設けられ、さらに、第2の絞り(1
8)の開口形状が第1の絞り(17)の共役像とほぼ一
致するように形成されるとともに第2のフィルタ(1
5)のRGBの各色を規定する分光フィルタの配置が第
1のフィルタ(14)の共役像とほぼ一致するように形
成されたことを特徴とする請求項11の投射型カラー液
晶表示装置。
12. The light source optical system comprises a light source (11), an elliptical mirror (12) and a first diaphragm (17), and the light source (11) is located near the position of the first focal point of the elliptic mirror (12). ), A first diaphragm (17) is arranged in the vicinity of the position of the second focal point of the elliptical mirror (12), and the first filter (14) is connected to the first diaphragm (1).
As a three-color light source, a first filter (14), which is further arranged in the vicinity of 7) and functions as a spectral filter that defines each color of RGB, is provided so as to overlap the opening of the first diaphragm (17). Condensing lenses (9) are provided on the light incident side and the light emitting side of the reflective liquid crystal display element (20) of the optical path from the light source optical system to the projection optical system, and the light is emitted from the first diaphragm (17). The diverged light thus collected is condensed, and a three-color light source image conjugate with the first diaphragm (17) and the first filter (14) is formed in the vicinity of the pupil position of the projection optical system. A second diaphragm (18) and a second filter (15) are provided in the vicinity of the second diaphragm (1).
8) is formed so that the aperture shape of the second filter (1) substantially coincides with the conjugate image of the first diaphragm (17) and the second filter (1) is formed.
12. The projection type color liquid crystal display device according to claim 11, wherein the arrangement of the spectral filters that define each color of RGB of 5) is formed so as to substantially match the conjugate image of the first filter (14).
【請求項13】光源光学系には、光源(11)と楕円鏡
(12)と第1の絞り(17)とが備えられ、楕円鏡
(12)の第1焦点の位置近傍に光源(11)、楕円鏡
(12)の第2焦点の位置近傍に第1の絞り(17)が
配置され、X−Z軸面内において互いに角度を有するR
GB3色分離用の3種のダイクロイックミラー(16)
が第1の絞り(17)の近傍に第1の絞り(17)の開
口部と重なるように設けられることにより3色光源像が
構成され、光源光学系から投射光学系に至る光路の反射
型液晶表示素子(20)の光入射側及び光出射側に集光
レンズ(9)が設けられ、第1の絞り(17)から放射
された発散光を集光し、第1の絞り(17)及びダイク
ロイックミラー(16)によって形成されたRGBの第
1の絞り(17)の開口部に対応した3色光源像と共役
な像を投射光学系の瞳位置近傍に結像し、その結像面の
近傍に第2の絞り(18)及び第2のフィルタ(15)
が設けられ、さらに、第2の絞り(18)の開口形状が
3色光源像の共役像とほぼ一致するように形成されると
ともに第2のフィルタ(15)のRGBの各色を規定す
る分光フィルタの配置が3色光源像の共役像とほぼ一致
するように形成されたことを特徴とする請求項11の投
射型カラー液晶表示装置。
13. The light source optical system includes a light source (11), an elliptical mirror (12) and a first diaphragm (17), and the light source (11) is located near the position of the first focal point of the elliptical mirror (12). ), The first diaphragm (17) is arranged near the position of the second focal point of the elliptical mirror (12), and the first diaphragm (17) has an angle R in the XZ axis plane.
3 types of dichroic mirrors for separating GB 3 colors (16)
Is provided in the vicinity of the first diaphragm (17) so as to overlap the opening of the first diaphragm (17) to form a three-color light source image, and a reflection type optical path from the light source optical system to the projection optical system is formed. Condensing lenses (9) are provided on the light incident side and the light emitting side of the liquid crystal display element (20) to condense the divergent light emitted from the first diaphragm (17) and to generate the first diaphragm (17). And an image conjugate with the three-color light source image corresponding to the opening of the RGB first diaphragm (17) formed by the dichroic mirror (16) is imaged in the vicinity of the pupil position of the projection optical system, and its image plane A second aperture (18) and a second filter (15) in the vicinity of
And a spectral filter that defines the apertures of the second diaphragm (18) so as to substantially match the conjugate image of the three-color light source image, and that defines the RGB colors of the second filter (15). 12. The projection type color liquid crystal display device according to claim 11, wherein the arrangement is formed so as to substantially match the conjugate image of the three-color light source image.
【請求項14】光源光学系には、楕円鏡(12)とその
第1焦点近傍に光源(11)が配置され、第2焦点近傍
に錐体物(13)が配置され、該錐体物(13)は光透
過性の錐体状プリズムであって、前記錐体状プリズムの
錐体面の頂角αp が90〜175゜の凸型錐体状プリズ
ム、又は頂角βp が185〜270゜の凹型錐体状プリ
ズムであことを特徴とする請求項12又は13の投射型
カラー液晶表示装置。
14. An ellipsoidal mirror (12), a light source (11) near its first focus, and a cone (13) near its second focus in the light source optical system. (13) is a light-transmitting cone-shaped prism, wherein the cone surface of the cone-shaped prism has a vertex angle αp of 90 to 175 ° or a convex cone prism having a vertex angle βp of 185 to 270 °. 14. The projection type color liquid crystal display device according to claim 12, wherein the projection type color liquid crystal display device is a concave pyramidal prism.
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